आणविक गतिकी सिमुलेशन
आणविक गतिकी परस्पर क्रिया करने वाले परमाणुओं की एक प्रणाली के लिए न्यूटन के गति के समीकरणों को एकीकृत करती है, जिससे प्रक्षेपवक्र उत्पन्न होते हैं जिनसे संरचनात्मक, गतिशील और थर्मोडायनामिक गुण संगणित किए जाते हैं।
Definition
एक सिमुलेशन तकनीक जो एक संभावित-ऊर्जा फ़ंक्शन से उत्पन्न होने वाले बलों के तहत समय के साथ परमाणु स्थितियों और वेगों को प्रसारित करती है, जिससे चरण स्थान के माध्यम से एक नियतात्मक प्रक्षेपवक्र उत्पन्न होता है।
Scope
इसमें गति के शास्त्रीय समीकरणों का संख्यात्मक एकीकरण, वर्लेट परिवार जैसे समय-उत्क्रमणीय इंटीग्रेटर, थर्मोस्टेट और बैरोस्टेट के माध्यम से तापमान और दबाव का नियंत्रण, लंबी दूरी के इलेक्ट्रोस्टैटिक्स और आवधिक सीमाओं का उपचार, और प्रक्षेपवक्र से संतुलन और परिवहन गुणों का निष्कर्षण शामिल है।
Core questions
- न्यूटन के गति के समीकरण को कई समय चरणों में कैसे स्थिर रूप से एकीकृत किया जाता है?
- एक चुने हुए थर्मोडायनामिक एन्सेम्बल का नमूना लेने के लिए तापमान और दबाव को कैसे नियंत्रित किया जाता है?
- लंबी दूरी की इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन को कुशलता से कैसे संभाला जाता है?
- एक सीमित प्रक्षेपवक्र से अवलोकन योग्य गुणों को कैसे पुनर्प्राप्त किया जाता है?
Key theories
- वर्लेट एकीकरण
- गति के समीकरणों को एकीकृत करने के लिए एक सरल, समय-उत्क्रमणीय और सिम्प्लेक्टिक योजना जो लंबी सिमुलेशन पर ऊर्जा को अच्छी तरह से संरक्षित करती है और अधिकांश आणविक गतिकी कोडों का आधार है।
- एर्गोडिक नमूनाकरण
- एर्गोडिक परिकल्पना के तहत, पर्याप्त लंबे प्रक्षेपवक्र के साथ समय औसत एन्सेम्बल औसत के बराबर होते हैं, जो सिमुलेशन को सांख्यिकीय-यांत्रिक अवलोकनों से जोड़ते हैं।
Mechanisms
प्रत्येक चरण संभावित प्रवणता से बलों की गणना करता है, इंटीग्रेटर द्वारा स्थितियों और वेगों को आगे बढ़ाता है, और थर्मोस्टेट या बैरोस्टेट सुधार लागू करता है; इसे दोहराने से एक प्रक्षेपवक्र बनता है जिसके औसत थर्मोडायनामिक और गतिशील गुण देते हैं।
Clinical relevance
आणविक गतिकी प्रोटीन, झिल्ली और सामग्रियों में संरूपणात्मक परिवर्तनों, बंधन घटनाओं, प्रसार और प्रतिक्रिया-निकट प्रक्रियाओं को प्रकट करती है, जो बायोफिज़िक्स और दवा खोज में प्रयोगों के पूरक के रूप में यांत्रिक अंतर्दृष्टि प्रदान करती है।
History
एल्डर और वेनराइट के हार्ड-स्फीयर सिमुलेशन और रहमान के तरल आर्गन के निरंतर-संभावित अध्ययन के बाद, वर्लेट के 1967 के एल्गोरिदम और थर्मोस्टेट, बैरोस्टेट और इवाल्ड-आधारित इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के बाद के विकास ने आणविक गतिकी को एक परिपक्व सिमुलेशन अनुशासन के रूप में स्थापित किया।
Key figures
- Loup Verlet
- Berni Alder
- Aneesur Rahman
- Herman Berendsen
Related topics
Seminal works
- verlet1967
- frenkel2002
Frequently asked questions
- आणविक गतिकी में समय चरण को क्या सीमित करता है?
- सबसे तेज़ गतियाँ, आमतौर पर हाइड्रोजन से जुड़े बंधन कंपन, सीमा निर्धारित करती हैं; उन बंधनों को बाधित करने से कुछ फेम्टोसेकंड का समय चरण मिलता है, जबकि सुलभ कुल समय माइक्रोसेकंड या उससे अधिक तक पहुँचता है।
- क्या आणविक गतिकी नियतात्मक है?
- प्रारंभिक स्थितियों को देखते हुए एकीकरण नियतात्मक होता है, लेकिन प्रक्षेपवक्र अराजक होते हैं, इसलिए छोटे अंतर तेजी से बढ़ते हैं; सार्थक परिणाम व्यक्तिगत पथों के बजाय सांख्यिकीय औसत से आते हैं।