تحتاج محاكاة الديناميكيات الجزيئية إلى توضيح وظيفة محتملة، أو شرحًا للمصطلحات التي تتفاعل بها الجسيمات في المحاكاة.
الإمكانات في محاكاة الديناميكيات الجزيئية
- يُشار إلى محاكاة الديناميكيات الجزيئية عادةً باسم “مجال القوة” وفي فيزياء المواد على أنه جهد بين الذرات، ويمكن تحديد الإمكانات على مستويات عديدة من الدقة المادية، وتلك الأكثر شيوعًا في الكيمياء تعتمد على الميكانيكا الجزيئية وتجسد العلاج الميكانيكي الكلاسيكي لتفاعلات الجسيمات التي يمكن أن تعيد إنتاج التغييرات الهيكلية والتوافقية ولكن لا يمكنها عادةً إعادة إنتاج التفاعلات الكيميائية.
- يتطلب الاختزال من الوصف الكمي الكامل إلى الإمكانات الكلاسيكية سببين رئيسيين، يرتبط الأول بتقريب بورن أوبنهايمر، الذي ينص على أن ديناميكيات الإلكترونات سريعة جدًا بحيث يمكن اعتبارها تتفاعل على الفور مع حركة نواتها.
- لذلك، يمكن معاملتها بشكل منفصل، والآخر يتعامل مع النوى، وهي أثقل بكثير من الإلكترونات، حيث أنها جسيمات نقطية تتبع ديناميكيات نيوتن الكلاسيكية، ويوجد في الديناميكيات الجزيئية، حيث يقرب تأثير الإلكترونات كسطح طاقة كامنة، وهو يمثل الحالة الأرضية.
- عندما تكون هناك حاجة إلى مستويات أدق من التفاصيل، يتم استخدام الإمكانات القائمة على ميكانيكا الكم، حيث تحاول بعض الطرق إنشاء إمكانات كلاسيكية كمومية هجينة حيث يتم معالجة الجزء الأكبر من النظام بشكل كلاسيكي ولكن يتم التعامل مع منطقة صغيرة كنظام كمي، وعادةً ما تخضع لعملية تحول كيميائي.
الإمكانات التجريبية في محاكاة الديناميكيات الجزيئية
- كثيرًا ما تسمى الإمكانات التجريبية المستخدمة في الكيمياء مجالات القوة، في حين أن تلك المستخدمة في فيزياء المواد تسمى الجهود بين الذرية.
- تمثل الإمكانات التجريبية تأثيرات ميكانيكا الكم بطريقة محدودة من خلال التقريبات الوظيفية المخصصة، وتحتوي هذه الإمكانات على معلمات مجانية مثل: الشحنة الذرية ومعلمات فان دير فالس، التي تعكس تقديرات نصف القطر الذري وطول رابطة التوازن وزاوية وثنائية السطوح.
- ويتم الحصول عليها عن طريق التوافق مع الحسابات الإلكترونية التفصيلية، كالمحاكاة الكيميائية الكمومية أو الخصائص الفيزيائية التجريبية مثل: الثوابت المرنة والمعلمات الشبكية والقياسات الطيفية.
