Moleküler dinamik (MD), atomların ve moleküllerin fiziksel hareketlerinin incelendiği bir bilgisayar simülasyon yöntemidir. Atomların ve moleküllerin, sistemin dinamik ‘evrimi’ hakkında bir fikir vererek, sabit bir süre boyunca etkileşime girmesine izin verilir. En yaygın versiyonda, atomların ve moleküllerin yörüngeleri, etkileşim halindeki partiküllerden oluşan bir sistem için Newton hareket yasalarının sayısal olarak çözülmesiyle belirlenir; partiküller arasındaki kuvvetler ve potansiyel enerjileri genellikle atomlar arası potansiyeller veya moleküler mekanik kuvvet alanları kullanılarak hesaplanır. Yöntem çoğunlukla kimyasal fizik, malzeme bilimi ve biyofizikte uygulanır.
Moleküler
sistemler tipik olarak çok sayıda partikülden oluştuğundan, bu tür karmaşık
sistemlerin özelliklerini analitik olarak belirlemek imkansızdır; MD simülasyonu,
sayısal yöntemler kullanarak bu sorunu ortadan kaldırır. Bununla birlikte, uzun
MD simülasyonları matematiksel olarak uygunsuzdur; sayısal entegrasyonda uygun
algoritma ve parametre seçimiyle en aza indirilebilen, ancak ortadan kaldırılamayan
kümülatif hatalar üretir.
Ergodik(*)
hipoteze uyan sistemler için, sistemin makroskopik termodinamik özelliklerini
belirlemek için bir moleküler dinamik simülasyonunun evrimi kullanılabilir:
ergodik bir sistemin zaman ortalamaları, mikrokanonik topluluk ortalamalarına karşılık
gelir. (*)Ergodik hipotez: Fizik ve termodinamikte ergodik hipoteze
göre, uzun süre boyunca, aynı enerjiye sahip mikrohallerin faz uzayının bir
bölgesinde bir sistem tarafından harcanan zaman, bu bölgenin hacmiyle
orantılıdır, yani erişilebilir tüm mikrohaller uzun bir süre aynı olasılıktadır.)
Veriye dayalı malzeme araştırmasının yaygınlaşması, sistematik olarak
tasarlanmış malzeme özelliği veritabanlarına olan ihtiyacı artırmıştır. Ancak,
polimer veritabanlarının gelişimi, diğer malzeme sistemlerinin çok gerisinde
kalmıştır. Aşağıda, çok çeşitli polimerik malzemelere uygulanabilen tüm-atom
klasik moleküler dinamik (MD) simülasyonların prosesierini otomatikleştirebilen
açık kaynaklı bir kitaplık olan RadonPy şematize edilmiştir. Burada 1000'den
fazla amorf polimer için 15 farklı özellik hesaplanmıştır. MD tarafından
hesaplanan özellikler, hesaplama koşullarını doğrulamak için sistematik olarak
deneysel verilerle karşılaştırılmış, özelliklerdeki önyargı ve varyans, bir
makine öğrenimi tekniği ile başarıyla kalibre edilmiştir.( https://www.t.u-tokyo.ac.jp/en/press/pr2022-11-09-002)
https://en.wikipedia.org/wiki/Molecular_dynamics
17 Ağustos 2023
