Chapitre 10 : Dynamique moléculaire (MD) et simulations Monte Carlo (MC) Flashcards
Que permet la dynamique moléculaire et les simulations de Monte Carlo?
Fournir les données à la mécanique statistique permettant de déterminer toutes les conformations et énergies disponibles dont dépendent les propriétés d’un ensemble macroscopique de molécules
Qu’est-ce que la dynamique moléculaire?
C’est le comportement temporel des molécules
- Mouvement vibrationnel ou Brownien
- Énergie du système par mécanique moléculaire
Comment fonctionne la dynamique moléculaire?
À partir de
- Positions initiale des atomes
- Jeu de vélocités initiales (dépendant de la t°)
Résulte
- Calcul des momentums et des forces
- Nouvelles positions
Fonctionnement:
- Répéter le processus itératif jusqu’à l’équilibre
- Conserver les coordonnées atomiques : trajectoire (enregistrer les mouvements)
- Continuer les itérations et la sauvegarde des données jusqu’à obtention de la précision désirée
Décrire les champs de force utilisés en dynamique moléculaire.
Le champ de force utilisé doit décrire les forces intermoléculaires et vibrations loin de l’équilibre (états de transition)
Quel est la chose la plus importante en dynamique moléculaire?
L’incrément temporel choisis :
- ∆t ↑ : Mouvement trop grand des atomes loin de la trajectoire (mauvais mouvements) Ex. Des particules qui seraient supposées entrer en collision ne se rencontreront jamais et vont simplement passer l’une par-dessus l’autre
- ∆t ↓ : Trop d’itérations (Temps beaucoup trop long avant que les particules se rencontre)
- ∆t parfait : 10X ↓ que le mouvement le plus court (dizaines de femtosecondes (10⁻¹⁵) pour les liquides, dixièmes de femtosecondes pour les vibrations des molécules)
Que se produit-il si les propriétés ne montrent pas une distribution Gaussienne?
Il y a une erreur systématique
Comment peut-on faire pour créer des calculs où les conditions (Volume, nb de particules et t° =cte) peuvent varier?
Par exemple : Augmenter la vélocité à chaque incrément pour simuler une augmentation de température
Quel est le problème de solvatation et comment le résoudre?
La solvatation peut mener à des problèmes de différence de température soluté-solvant
Solutions:
- Augmentation de la température lentement
- Augmenter indépendamment la vélocité
Comment faire varier la pression dans un système de dynamique moléculaire?
Changer les conditions frontières périodiques (volume)
Comment sont bâties les simulations Monte Carlo?
Autour d’un échantillonnage aléatoire:
- Position, orientation et même géométrie
- Énergie du système par mécanique moléculaire
Comment fonctionnent les simulations Monte Carlo?
- Position initiale des atomes
- Calcul de l’énergie
- Mouvement aléatoire
- Calculer l’énergie : Critère d’acceptation selon une distribution Boltzmann
- Répéter le processus jusqu’à l’équilibre (convergence)
- Continuer les itérations et la sauvegarde de données jusqu’à obtention de la précision désirée
Quel est le défaut des simulations Monte Carlo?
Aucune information temporelle (uniquement de l’aléatoire)
- Pas de coefficients de diffusion ou de viscosité
Comment simuler la vibration de molécules?
- On fait plusieurs simulations dynamiques d’une molécule
- On compile le tout dans une transformée de Fourrier
- Cela nous donne un spectre et chaque signal peut être retracé à son mouvement
Comment simuler l’espace de conformation des molécules?
- Monte Carlo ou Dynamique moléculaire (recuit simulé)
- Permets de trouver la conformation la plus stable (recherche conformationnelle)
Comment peut-on simuler les liquides ?
Par dynamique moléculaire :
- Calculer par exemple un coefficient de diffusion
- Minimum de 1000 molécules dans un volume spécifique
- Attention aux conditions frontières périodiques pour simuler un milieu de dimension infinie
