Molekylär dynamik är studiet av hur atomer och molekyler rör sig. Den direkta observationen av dessa partiklar är inte alltid möjlig, så forskare studerar molekylär dynamik med hjälp av matematiska formler. Dessa formler är programmerade i datorer som gör det möjligt för forskare att simulera rörelsen hos olika atomer och molekyler. Även om riktiga partiklar inte används i studiet av molekylär dynamik. Resultaten av simuleringarna anses vara någorlunda korrekta.
Studiet av molekylär dynamik är en typ av virtuellt experiment. Genom att studera beteendet hos virtuella molekyler kan forskare göra förutsägelser om hur verkliga molekyler kan bete sig. Även om inga riktiga molekyler används anses resultaten av dessa simulerade experiment vara korrekta. Att justera vissa parametrar i ekvationerna gör experimenten mer exakta.
Simuleringar av molekylär dynamik används för att göra virtuella observationer av partiklars rörelse. I ett laboratorium är det inte alltid möjligt eller praktiskt att göra faktiska observationer av molekylär rörelse, så matematisk simulering och datormodellering används istället. Fördelarna med dessa typer av experiment är att rörelse kan observeras under en längre tidsperiod, att den kan observeras från närmare håll och att förhållanden, såsom extrema tryck eller temperaturer som inte är praktiska i labbet, kan vara simulerade.
Datorer kan visa en visuell representation av atomers och molekylers rörelse genom att lösa matematiska ekvationer. Ekvationerna är baserade på Newtons lagar och kan exakt förutsäga rörelsen hos de flesta atomer och molekyler. Simuleringsprogram använder ekvationerna för att representera krafterna som verkar på partiklarna och atomernas rörelse i det tredimensionella rummet. Det är också möjligt att spåra en atoms eller molekyls rörelse över tiden med hjälp av dessa formler.
Molekylär dynamik kan också användas för att observera sambanden mellan atomer och molekyler. Simuleringsprogrammen spårar de molekylära bindningarna som bildas och bryts och justerar ekvationerna därefter. Även om de använda ekvationerna är baserade på Newtons rörelselagar, kan de i de flesta fall tillämpas på rörelsen av mycket små partiklar. Ibland måste de lagar som styr kvantpartiklars rörelser användas i molekylära dynamikekvationer för att korrekt beskriva partikelrörelse.