دانلود مقالات ISI درباره دینامیک ملکولی یا پویایی مولکولی + ترجمه فارسی

دینامیک ملکولی پویایی مولکولی(به انگلیسی: Molecular dynamics)یکی از شاخه‌های فیزیک محاسباتی است. در این روش برهمکنش میان اتم‌ها و ملکول‌ها در بازه‌هایی از زمان بر اساس قوانین فیزیک، به‌وسیله کامپیوتر شبیه‌سازی می‌شود. . درسال ۱۹۶۴ رحمان (Anees Rahman) مدل کره نرم را در شبیه‌سازی خود به کار برد. از وی به عنوان پدر دینامیک ملکولی یاد می‌شود. در حالت کلی حرکت یک ذره از دو دیدگاه مختلف می‌تواند مورد بررسی قرار گیرد به بیان دیگر می‌توان گفت، بطور کلی مکانیک کلاسیک که در آن حرکت اجسام مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد، شامل دو قسمت سینماتیک و دینامیک است. در بخش سینماتیک از علت حرکت بحثی به میان نمی‌آید و حرکت بدون توجه به عامل ایجاد کننده آن بررسی می‌شود؛ بنابراین در سینماتیک حرکت بحث بیشتر جنبه هندسی دارد. اما در دینامیک علتهای حرکت مورد توجه قرار می‌گیرند. یعنی هر ذره یا جسم همواره در ارتباط با محیط اطراف خود و متأثر از آنها فرض می‌شود محیط اطراف حرکت را تحت تأثیر قرار می‌دهد. به عنوان مثال فرض کنید، جسمی با جرم معین بر روی یک سطح افقی در حال لغزش است. در این مثال سطح افقی به عنوان یکی از محیطهای اطراف جسم با اعمال نیروی اصطکاک در مقابل حرکت جسم مقاومت می‌کند. دینامیک مولکولی روش شناخته شده برای شبیه سازی سیستم های پیچیده متشکل از اجزای زیاد می باشد. اساس کار دینامیک مولکولی انتگرال گیری عددی از معادلات حرکت نیوتن برای تک تک ذرات موجود در سیستم می باشد. این روش برای اولین بار در سال ۱۹۵۷ توسط آلدر (Alder) و واینرایت (Wainwright) برمبنای مدل کره سخت به کار گرفته شد. دینامیک مولکولی یک واسطه بین تجربیات آزمایشگاهی و نظریه ایجاد می کند و به عنوان یک آزمایش مجازی در نظر گرفته می شود. یک نمونه شبیه سازی دینامیک مولکولی شامل ۳ مرحله زیر است: 1. دریافت پیکربندی اولیه ذرات که عبارت است از مختصات اولیه ذرات و سرعت های آغازین و خواص فیزیکی مثل جرم و سایز و نوع ذره. 2. محاسبه لیست همسایه ها. این لیست برای هر ذره در سیستم تشکیل می شود و شامل همه ذراتی می باشند که در برد نیروی ذره مورد نظر قرار می گیرند. به این ترتیب محاسبات از به دست آوردن اندرکنش بین یک ذره در سیستم و با کل ذرات سیستم به محاسبه اندرکنش ذره با ذراتی که در لیست همسایگی قرار می گیرند تقلیل می یابد. این لیست هرچند گام زمانی از نو ساخته می شود. 3. محاسبه نیروی وارد به هر ذره از روی پیکربندی و شرایط اولیه و محاسبه شتاب هر ذره به دست آوردن سرعت و مکان جدید هر ذره با استفاده از یکی از روش ها انتگرال گیری محاسبه مشاهده پذیرها و کمیت های مطلوب و تکرار مراحل ۱ تا ۳ به تعداد بازه های زمانی مورد نظر. بسته ها نرم افزاری متعددی برای اجرای مراحل دینامبک مولکولی وجود دارند. دینامیک مولکولی شکلی از شبیه سازی کامپیوتری است که در ان اتمها و مولکولها اجازه دارند برای یک دوره از زمان تحت قوانین شناخته شده فیزیک باهم برهم کنش کنند و چشم اندازی از حرکت اتمها بدهند. از آنجائیکه سیستمهای مولکولی عموما شامل تعداد زیادی از ذرات هستند امکان پذیر نیست که ویژگیهای سیستمهای پیچیده را بطور تحلیلی بدست آوریم. شبیه سازی دینامیک مولکولی این مسئله را با بکار بردن روش محاسباتی حل می‌کند. این روش یک واسطه بین تجربیات آزمایشگاهی و نظریه ایجاد می‌کند و به عنوان یک آزمایش مجازی در نظر گرفته می‌شود. دینامیک مولکولی روابط بین ساختار مولکولها، حرکت مولکولهاو توابع مولکولی را بررسی می‌کند. دینامیک مولکولی یک روش منظم چندگانه‌است. قوانین و نظریه‌های آن از ریاضیات، فیزیک و شیمی بدست می‌آید و الگوریتم‌هایی را از علم رایانه و نظریه اطلاعات بکار می‌برد. دینامیک مولکولی ابتدا در فیزیک نظری در دهه ۱۹۵۰ استفاده شد. اما امروزه بیشتر در علم مواد و زیست مولکول بکار می‌رود. قبل از اینکه امکان شبیه سازی دینامیک مولکولی با رایانه‌ها بوجود بیاید عده‌ای کار سخت آزمایش کردن آن بوسیله مدلهای فیزیکی مانند کره‌های ماکروسکوپیک را متعهد شدند. ایده این بود که انها را مرتب کنند تا ویژگیهای مایع را تکرار کند. آقای برنال در سال ۱۹۶۲ گفت من تعدادی از توپهای پلاستیکی در نظر می‌گیرم و آنها را با میله‌هایی در مخدوده طول ۲٫۷۵ تا ۴ اینچ بهم می‌چسبانم و سعی می‌کنم در اولین محلی که امکانش هست در محل کارم انجام دهم و حدود هر ۵ دقیقه مختل کنم و ان کاری را که قبلا انجام داده‌ام به یاد نیاورم. اما خوشبختانه امروز رایانه‌ها مسیر قیدها را حفظ می‌کنند.