Mecánica molecular
La mecánica molecular puede ser utilizada para estudiar sistemas moleculares que varían en tamaño y complejidad, desde moléculas orgánicas pequeñas, hasta sistemas biológicos complejos (proteínas, polisacáridos, ácidos nucléicos), o materiales que contienen miles de millones de átomos.
[1][2] Los métodos de mecánica molecular completamente atomísticos tienen las siguientes propiedades: Las variantes en este tema son posibles, por ejemplo, diversas simulaciones han utilizado representaciones united-atom (átomos unidos), en los que cada grupo terminal metilo o intermediarios metileno, eran considerados una partícula única; y sistemas proteicos grandes, usualmente son representados utilizando un modelo de perlas que asigna de dos a cuatro partículas por cada aminoácido.
Para una reproducción precisa del espectro vibracional, el potencial de Morse puede utilizarse en su lugar, con un costo computacional mayor.
el término diedro, o de torsión, típicamente posee múltiples mínimos y no puede ser modelado como un oscilador armónico, por lo que su funcional varía con cada implementación.
La parte repulsiva no tiene interpretación física, pues la repulsión se incrementa exponencialmente.
Los términos electrostáticos son notoriamente difíciles de calcular correctamente debido a que no decaen rápidamente con la distancia y las interacciones a larga distancia normalmente son características importantes en los sistemas de estudio, especialmente proteínas.
La forma básica del funcional es el potencial coulómbico, que sólo decae con el término r-1.
Sin embargo, esto introduce una discontinuidad marcada entre los átomos dentro y fuera del radio.
Otros métodos más sofisticados pero computacionalmente intensivos son la malla de partículas de Ewald (particle mesh Ewald, PME) y el algoritmo multipolar.
Éste utiliza un campo de fuerza para calcular las fuerzas que actúan en cada partícula y un integrador adecuado para modelar la dinámica de las partículas y predecir trayectorias.
Este método utiliza un algoritmo apropiado para encontrar la estructura molecular que conlleve al mínimo local de energía.
Este mínimo corresponde al confórmero estable de la molécula y un movimiento de ésta puede ser modelado como vibraciones e interconversiones entre estos confórmeros estables.
Un sistema puede ser simulado en un vacío, pero esto usualmente es poco deseable debido a que introduce cambios en la geometría molecular, especialmente de moléculas cargadas.
Los cambios en la superficie que podrían interactuar de forma normal con las moléculas del solvente, en un vacío interactúan con ellos mismos, produciendo conformaciones improbables en cualquier otro entorno.
