Dynamique moleculaire par simulation numerique

 Dynamique moleculaire par simulation numerique

 
Une autre approche est possible pour le calcul de la forme des macromol´ecules. Elle est bas´ee sur le fait qu’`a partir de la connaissance des interactions
intramol´eculaires (de valence, de van der Waals, de r´epulsion et de dispersion, des liaison hydrog`ene, etc.), et de la connaissance de l’´etat initial d’´energie totale (po-tentielle et cin´etique) donn´ee, les lois de la dynamique permettent de calculer l’´evolution du syst`eme. Cette dy-namique conduit naturellement la macromol´ecule d’un quelconque ´etat initial vers un ´etat d’´equilibre, compati-ble avec l’´energie total initiale.

L’´energie potentielle d’une macromol´ecule form´ee par N atomes (ou mol´ecules), est en g´en´eral de la forme,

Capture

ou le membre de droite est la force exerc´ee sur la partic-ule i par toutes les autres particules. Cette dynamique conduit naturellement la macromol´ecule d’un quelconque ´etat initial vers un ´etat d’´equilibre, compatible avec l’´energie total initiale. Pour connaˆıtre la conformation d’une macromol´ecule on doit donc int´egrer les ´equations (56), jusqu’`a ce que un ´etat d’´equilibre soit atteint.

A la diff´erence des m´ethodes statistiques comme la m´ethode de Monte Carlo o`u la temp´erature est fix´ee mais l’´energie peut fluctuer, en dynamique mol´eculaire (56) la temp´erature est reli´ee `a l’´energie cin´etique moyenne, tan-dis que l’´energie est fix´ee. L’´etat initial est d´etermin´e par l’ensemble de positions des atomes, ce qui fixe l’´energie potentielle, et par une distribution des vitesses telle que l’´energie cin´etique moyenne soit compatible avec la temp´erature du syst`eme.
Cette m´ethode peut s’appliquer aussi bien au calcul de la conformation de macromol´ecules, qu’aux syst`emes en principe plus simples comme les gaz ou les liquides, ou aux syst`emes plus complexes comme ceux qui comportent des interaction entre les macromol´ecules et le solvant (par exemple la formation de bicouches, ou la structure de prot´eines de membranes).

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