شیمی محاسباتی
شاخه‌ای از دانش شیمی است که از روش‌های ریاضی و مفاهیم فیزیکی برای توجیه و تفسیر پدیده‌ای شیمی استفاده می‌کند. هدف اصلی در این رشته بدست آوردن ساختارهای بهینه، خواص شیمی فیزیکی و واکنش‌پذیری ترکیبات شیمیایی با استفاده از روش‌های نظری است. محاسبات با روش‌های آغازین و روش‌های مبتنی برا اطلاعات آزمایش‌های تجربی است. محاسبات در این رشته علمی به کمک رایانه انجام پذیر است. از این رشته به‌گستردگی در تمامی شاخه‌های شیمی، بیو شیمی و داروسازی استفاده می‌شود.
روش‌های محاسباتی تاکنون روش‌های محاسباتی بسیاری برای حل مسائل شیمی ابداع شده‌است. این روش‌ها از قوانین مکانیک کوانتوم، مکانیک کلاسیک یا ترکیبی از آن‌ها برای حل مسائل استفاده می‌کنند. انتخاب روش مناسب برای انجام محاسبات به نوع و بزرگی ساختار مورد مطالعه و همچنین نوع اطلاعاتی که مورد نیاز است بستگی دارد. اغلب این روش‌ها را می‌توان به صورت زیر طبقه‌بندی کرد:
- روش‌های شیمی محاسباتی
- روش‌های مکانیک مولکولی
- روش‌های ساختار الکترونی
- روش‌های نیمه تجربی
- روش‌های از آغاز
- روش‌های نظریه تابع تابع
- روش‌های شبیه‌سازی دینامیک مولکولی
- شبیه‌سازی دینامیک مولکولی کلاسیک
- شبیه‌سازی دینامیک مولکولی کوانتومی
- روش بورن اپنهایمر
- روش کار-پارینلو
مکانیک مولکولی
[molecular mechanics, force-field method] [شیمی] روش تجربی محاسبۀ پویایی شناسی مولکولی که در آن پیوندهای میان اتم ها به شکل فنرهایی مطابق با قانون هوک (Hooke's law) نمایش داده می شود.
- مبتنی بر مدل توصیفی توپ و فنر است
- معرف بهتری برای تعادل هندسی نسبت به مدل‌های پلاستیک است.
- قادر است تا روابط همبستگی با انرژی کرنشی را لحاظ کند.
- محاسبات آن کم هزینه است.
- پارامترهای تجربی فراوانی وجود دارد که می‌بایستی به دقت آزمایش و کالیبره شود.
- این مدل به تعادل هندسی محدود شده است.
- برهم‌کنش‌های الکترونی و ساختار الکترونی را لحاظ نمی‌کند.
- اطلاعاتی مبنی بر «خواص» و «واکنش پذیری» نمی دهد.
- قادر به لحاظ کردن و درک برهم‌کنش‌های ایجاد و شکست پیوندها نمی‌باشد.
مقایسه پیاده سازی های میدان نیرو
این یک جدول برنامه های کامپیوتری است که میدان های نیروی مکانیک مولکولی را پیاده سازی و اجرا می کنند.
| Program | OPLS | AMBER | CHARMM | GAFF | MMFF | QVBMM | UFF | Comments |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Abalone | UA | 94, 96, 99SB, 03, GS, ii, Automatic FF generator | No | No | No | No | UFF-Dreiding-like field | For proteins, DNA, ligands |
| ACEMD | Yes | Yes | Yes | Yes | No | No | No | |
| AMBER | Yes | Yes | Via chamber tool since v11 | Yes | No | No | No | |
| ArgusLab | No | Yes | No | No | No | No | Yes | Addition to quantum chemistry |
| Ascalaph Designer | UA | 94, 99SB, 03 | No | No | No | No | No | |
| Avogadro | No | No | No | Yes | 94, 94s | No | Yes | |
| Balloon | No | No | No | No | 94 | No | No | MMFF94-like |
| BOSS | Yes | No | No | No | No | No | No | |
| CHARMM | Yes* | Yes* | Yes* | Via CHARMM-GUI | Full MMFF94, but code rumored unmaintained | No | No | * in standard distribution |
| chemkit | Yes | Yes | No | No | Yes | No | Yes | |
| Gabedit | No | Yes | No | Yes | Yes | No | No | |
| Gaussian mm utility | No | Yes | No | No | No | No | Yes | Dreiding field available |
| GROMACS | Yes | Yes* | Yes* | Yes | No | No | No | * in standard distribution since v4.5.0 |
| HyperChem | Yes | Yes | As BIO+ implementation | No | No | No | No | MM+ available |
| MOE | AA | 89, 94, 99, also with Extended Hückel Theory | 22, 27 | No | 94(s) | No | No | |
| NAMD | Yes | Yes | Yes | Yes | No | No | No | |
| StruMM3D (STR3DI32) | No | No | No | No | No | Yes | No | Molecules and clusters |
| Q | Yes | Yes | Yes | No | No | No | No | For biopolymers |
| Tinker | UA, AA, AA/L | 94, 96, 98, 99 | 19, 27 | No | No | No | No | For proteins, organic molecules |
| Towhee | UA, AA | 86 | 19, 22, 27 | No | 94 | No | Yes | Monte Carlo |
| Yasara | No | 94, 96, 99, 03 | No | No | No | No | No | Plus custom fields for hires refinement |
---------------------------------------------
منابع : ویکی پدیا ، dictionary.abadis.ir ، ستاد ویژه توسعه فناوری نانو
