Dinamica moleculară este studiul modului în care atomii și moleculele se mișcă. Observarea directă a acestor particule nu este întotdeauna posibilă, așa că oamenii de știință studiază dinamica moleculară folosind formule matematice. Aceste formule sunt programate în computere care permit oamenilor de știință să simuleze mișcarea diferiților atomi și molecule. Deși particulele reale nu sunt folosite în studiul dinamicii moleculare. Rezultatele simulărilor sunt considerate a fi rezonabil de precise.
Studiul dinamicii moleculare este un tip de experiment virtual. Studiind comportamentul moleculelor virtuale, oamenii de știință pot face predicții despre modul în care s-ar putea comporta moleculele reale. Deși nu sunt utilizate molecule reale, rezultatele acestor experimente simulate sunt considerate exacte. Ajustarea anumitor parametri în ecuații face experimentele mai precise.
Simulările dinamicii moleculare sunt folosite pentru a face observații virtuale ale mișcării particulelor. Într-un laborator, nu este întotdeauna posibil sau practic să se facă observații reale ale mișcării moleculare, așa că sunt folosite în schimb simularea matematică și modelarea pe computer. Beneficiile acestor tipuri de experimente sunt că mișcarea poate fi observată pentru o perioadă lungă de timp, că poate fi observată de mai aproape și că condițiile, cum ar fi extremele de presiune sau temperatură, care nu sunt practice în laborator, pot fi simulat.
Calculatoarele sunt capabile să afișeze o reprezentare vizuală a mișcării atomilor și moleculelor prin rezolvarea ecuațiilor matematice. Ecuațiile se bazează pe legile lui Newton și pot prezice cu precizie mișcarea majorității atomilor și moleculelor. Programele de simulare folosesc ecuațiile pentru a reprezenta forțele care acționează asupra particulelor și mișcarea atomilor în spațiul tridimensional. De asemenea, este posibil să urmăriți mișcarea unui atom sau a unei molecule în timp folosind aceste formule.
Dinamica moleculară poate fi folosită și pentru a observa relațiile dintre atomi și molecule. Programele de simulare urmăresc legăturile moleculare care sunt formate și rupte și ajustează ecuațiile în consecință. Deși ecuațiile utilizate se bazează pe legile mișcării lui Newton, în majoritatea cazurilor ele pot fi aplicate mișcării particulelor foarte mici. Ocazional, legile care guvernează mișcarea particulelor cuantice trebuie utilizate în ecuațiile de dinamică moleculară pentru a descrie corect mișcarea particulelor.