دانلود مقالات ISI درباره شبیه سازی مولکولی + ترجمه فارسی

شبیه سازی مولکولی(به انگلیسی: Molecular simulation) به ما این امکان را می دهد که با استفاده از یک برنامه رایانه ای و یک مدل نظری مناسب، رفتار و خواص سیستم را تخمین بزنیم. از آنجایی که انجام آزمایش ها در شرایط عملی سخت نظیر دما و فشار بالا دشوار به نظر می رسد، این تکنیک به لحاظ فنی اهمیت زیادی دارد. در سال های اخیر از این روش به طور گسترده جهت مطالعه رفتار مایعات، هیدروکربن ها و ماکرو مولکول ها نظیر پروتئین ها استفاده شده است. قبل از شروع شبیه سازی فرآیند کمینه کردن انرژی ساختار انجام می‌گیرد تا میانکنش های واندروالسی که در وضعیت‌های نامناسب از نظر انرژی قرار دارند حذف شوند و به ساختار و محیط اجازه داده شود میانکنش های مناسب مثل پیوندهای الکترواستاتیک را با یکدیگر برقرار سازند. قبل از کمینه سازی انرژی سیستم ملکول‌های آب به پروتئین افزوده می‌شود و به اصطلاح ملکول در محیط آبی قرار می‌گیرد و حل می‌گردد. این مجموعه ملکول و حلال در داخل جعبه‌ای قرار گرفته و برای فرآیند کمینه سازی انرژی آماده می‌شوند. افزایش دمای سیستم سرعت‌های اولیه در دمای پایین برای هر یک از اتم‌های سیستم معین می‌شود (به صورت تصادفی) و از معادلات حرکت نیوتون استفاده می‌شود تا سیستم حرکت خود را در بعد زمان شروع کند. در این مرحله از شبیه سازی دینامیک ملکولی شروع می‌شود و در طی فرآیند افزایش دما همان‌طور که بیان شد سرعت اولیه برای هر اتم در دمای پایین تعیین می‌شود و به طور متوالی سرعت‌های جدید در دمای بالاتری برای اتم‌ها تعیین می‌گردد و شبیه سازی ادامه می‌یابد و این روند ادامه دارد تا سیستم به دمای مورد نظر برسد. شبیه سازی در این مرحله در شرایطNVT انجام می‌گیرد. متعادل سازی شبیه سازی پس از اینکه دمای سیستم به مقدار مورد نظر رسید، شبیه سازی در شرایط NPT ادامه می‌یابد و در طی این مرحله رفتار سیستم از نظر شکل ساختار، فشار، دما و انرژی کنترل می‌گردد. نقطه تعادل سیستم زمانی است که رفتار سیستم نسبت به زمان پایداری قابل قبولی را نشان دهد. مرحله تولید پس از به تعادل رسیدن سیستم که تغییرات انرژی کل سیستم در طی زمان می‌تواند آن را تایید کند مرحله تولید یا ایجاد ساختار در طی زمان مورد نظر آغاز می‌گردد. این زمان از چند صد پیکو ثانیه تا چندین نانو ثانیه یا بیشتر می‌تواند متغیر باشد. در طی زمان تولید خواص ترمودینامیکی، خواص ساختاری و غیره را می‌توان محاسبه کرد. همچنین شبیه سازی دینامیک مولکولی نیز یکی از مهمترین ابزارها، جهت بررسی اساس فیزیکی ساختار و عملکرد ماکرومولکول های زیستی می باشد در سال های اخیر استفاده از کامپیوتر در همه علوم فراگیر شده و تا جایی که با خیلی از روش های آزمایشگاهی جایگزین شده است. در حوزه زیست شناسی نیز استفاده از این علم به صورت گسترده می باشد و در همه جنبه های این علم وارد شده است. در اینجا جهت بررسی دینامیک مولکول ها و ارتباط آن با عملکرد و ساختار از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی استفاده می شود. نتیجه شبیه سازی دینامیک ملکولی یک پروتئین یا اسیدنوکلئیک، رفتار ماکرو ملکول یا سیستم در طی یک زمان مشخص و مورد نظر است که با استفاده از معادلات حرکت نیوتن و توابع انرژی پتانسیل به دست می‌آید. خروجی شبیه سازی یک سری از ساختارهای ایجاد شده در طی زمان شبیه سازی است که روند تغییرات ساختار را در طی زمان مورد نظر ارائه می‌دهد که چگونگی این تغییرات دینامیک سیستم یا ملکول را منعکس می‌کند. اغلب شبیه سازی‌های دینامیک ملکولی تحت شرایط مقادیر ثابت تعداد اتم، حجم، دما (NVT) انجام می‌گرفت اما اخیر شبیه سازی‌ها تحت شرایط ثابت تعداد اتم، فشار و دما (NPT) انجام می‌گیرد چرا که تحت این شرایط نتایج شبیه سازی با شرایط آزمایشگاهی بیشتر هم‌خوانی دارد و رفتار واقعی سیستم در شرایط تجربی بهتر منعکس می‌شود. شکل زیر مراحل انجام یک شبیه سازی دینامیک ملکولی را نشان می‌دهد.