Computergestützte Chemie
Die computergestützte Chemie ist ein Zweig der Chemie, der die Informatik zur Lösung chemischer Probleme einsetzt. Diese Programme berechnen die Strukturen und Eigenschaften von Molekülen und Festkörpern. Die computergestützte Chemie ergänzt normalerweise die durch chemische Experimente gewonnenen Informationen. Sie kann chemische Phänomene vorhersagen, die noch nicht beobachtet worden sind. Sie ist bei der Entwicklung neuer Medikamente und Materialien weit verbreitet.
Die computergestützte Chemie kann Struktur (d.h. die erwarteten Positionen der Atome des Moleküls), absolute und relative (Wechselwirkungs-)Energien, elektronische Ladungsverteilungen, Dipole und höhere Multipolmomente, Schwingungsfrequenzen, Reaktivität oder andere spektroskopische Größen sowie Querschnitte für Kollisionen mit anderen Teilchen vorhersagen.
Die computergestützte Chemie betrachtet sowohl statische als auch dynamische Systeme. In allen Fällen nehmen mit der Größe des untersuchten Systems auch die Rechenzeit und andere Ressourcen (wie Speicher und Plattenplatz) zu. Dieses System kann ein einzelnes Molekül, eine Gruppe von Molekülen oder ein Feststoff sein. Die Methoden der computergestützten Chemie reichen von hochgenau bis sehr approximativ. Hochgenaue Methoden sind in der Regel nur für kleine Systeme durchführbar.
Eine potenzielle Energiefunktion der Molekularmechanik, und sie wird von Programmen wie Folding@Home verwendet, um zu simulieren, wie sich Moleküle bewegen und verhalten.
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Fragen und Antworten
F: Was ist computergestützte Chemie?
A: Die computergestützte Chemie ist ein Zweig der Chemie, der die Computerwissenschaft zur Lösung chemischer Probleme einsetzt. Sie kann dazu verwendet werden, die Strukturen und Eigenschaften von Molekülen und Festkörpern zu berechnen, chemische Phänomene vorherzusagen, die noch nicht beobachtet wurden, und neue Medikamente und Materialien zu entwickeln.
F: Welche Arten von Systemen werden in der Computerchemie untersucht?
A: Die Computerchemie befasst sich sowohl mit statischen als auch mit dynamischen Systemen. Das System kann ein einzelnes Molekül, eine Gruppe von Molekülen oder ein Festkörper sein.
F: Welche Arten von Informationen kann die computergestützte Chemie liefern?
A: Die computergestützte Chemie kann Informationen wie die Struktur (Positionen der Atome), absolute und relative Energien, elektronische Ladungsverteilungen, Dipole und höhere Multipolmomente, Schwingungsfrequenzen, Reaktivität oder andere spektroskopische Größen sowie Wirkungsquerschnitte für Kollisionen mit anderen Teilchen liefern.
F: Wie genau sind die in der computergestützten Chemie verwendeten Methoden?
A: Die Genauigkeit der in der computergestützten Chemie verwendeten Methoden reicht von sehr genau bis hin zu sehr grob. Hochpräzise Methoden sind in der Regel nur für kleine Systeme anwendbar.
F: Wie ergänzt die computergestützte Chemie die experimentellen Daten?
A: Die computergestützte Chemie ergänzt normalerweise die durch chemische Experimente gewonnenen Informationen. Sie kann verwendet werden, um Ergebnisse vorherzusagen, die noch nicht experimentell beobachtet worden sind.
F: Beeinflusst die Größe des zu untersuchenden Systems, wie viel Computerzeit benötigt wird?
A: Ja - je größer das untersuchte System ist, desto mehr Computerzeit wird für die Analyse benötigt und desto mehr Ressourcen wie Arbeitsspeicher und Festplattenplatz werden für die Speicherung benötigt.
