Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku

Počítačové molekulární modelování pomocí silových polí představuje alternativu kvantově-chemických výpočtů. Jednotlivé prvky přítomné v modelu jsou parametrizovány sadou proměnných (silové pole) s ohledem na chemické okolí daného prvku (atomový typ). Molekulární modelování pomocí silových polí - molekulární mechanika a parametr času zahrnující molekulární dynamika - tedy nepočítá přímo s elektrony, nýbrž zjednodušuje popis atomů na rigidní koule o daném průměru, hmotnosti, náboji atd., zatímco vazby jsou popsány jako pružiny různých délek a tuhostí. I přes tato zjednodušení jsou molekulární mechanika a dynamika účinnými a využívanými nástroji pro studium nanomateriálů. Zmíněný zjednodušený přístup navíc umožňuje pracovat s modely obsahujícími více než deset tisíc atomů a tím model značně přiblížit reálnému vzorku. Kromě možnosti nalezení nejnižší potenciální energie studovaného systému a jí odpovídající geometrii dané struktury lze studovat rovněž nevazebné interakce mezi jednotlivými komponenty nanokompozitu, směsi, roztoku apod.

Modulární modelovací prostředí Materials Studio, které je používáno na Centru nanotechnologií, VŠB-TU Ostrava, umožňuje mimo molekulárně mechanických a dynamických výpočtů, pro které je implementována řada silových polí (Universal, COMPASS, CVFF, PCFF atd.), provádět také další druhy simulací. Jedná se např. o simulace práškové RTG difrakce či infračervených spekter, studium vzájemné mísitelnosti látek a dokovací výpočty, predikce potenciálních polymorfů dané sloučeniny či tvaru krystalů v závislosti na struktuře a jejím okolí, stanovení nejvhodnějších adsorpčních míst pro daný systém adsorbent-adsorbát, atd.

Značnou výhodou modelovacího prostředí Materials Studio je jeho plně vizuální a uživatelsky příjemné 3D prostředí, v němž lze modely struktur nejen stavět, a to automaticky ze zdrojových dat či ručně, ale rovněž dále upravovat.

Kromě přípravy vstupních modelů pro různé typy simulací je toto vizuální prostředí využíváno jako zdroj názorných výukových materiálů, které studentům slouží k lepší představě o struktuře látek, než jakou poskytují klasická 2D schémata. Práce v prostředí Materials Studio je dále součástí specializovaného předmětu v navazujícím magisterském studiu studijního programu Nanotechnologie.

V rámci výzkumu je molekulární modelování využíváno v těsné součinnosti s analytickými metodami, jejichž výsledky doplňuje a rozšiřuje o informace experimentálně nedosažitelné či dosažitelné velmi obtížně.