Η μοριακή δυναμική είναι η μελέτη του τρόπου με τον οποίο κινούνται τα άτομα και τα μόρια. Η άμεση παρατήρηση αυτών των σωματιδίων δεν είναι πάντα δυνατή, έτσι οι επιστήμονες μελετούν τη μοριακή δυναμική χρησιμοποιώντας μαθηματικούς τύπους. Αυτοί οι τύποι προγραμματίζονται σε υπολογιστές που επιτρέπουν στους επιστήμονες να προσομοιώνουν την κίνηση διαφόρων ατόμων και μορίων. Αν και τα πραγματικά σωματίδια δεν χρησιμοποιούνται στη μελέτη της μοριακής δυναμικής. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων θεωρούνται εύλογα ακριβή.
Η μελέτη της μοριακής δυναμικής είναι ένα είδος εικονικού πειράματος. Μελετώντας τη συμπεριφορά των εικονικών μορίων, οι επιστήμονες μπορούν να κάνουν προβλέψεις για το πώς μπορεί να συμπεριφέρονται τα πραγματικά μόρια. Αν και δεν χρησιμοποιούνται πραγματικά μόρια, τα αποτελέσματα αυτών των προσομοιωμένων πειραμάτων θεωρούνται ακριβή. Η προσαρμογή ορισμένων παραμέτρων στις εξισώσεις κάνει τα πειράματα πιο ακριβή.
Οι προσομοιώσεις της μοριακής δυναμικής χρησιμοποιούνται για την πραγματοποίηση εικονικών παρατηρήσεων της κίνησης των σωματιδίων. Σε ένα εργαστήριο, δεν είναι πάντα δυνατό ή πρακτικό να γίνονται πραγματικές παρατηρήσεις της μοριακής κίνησης, επομένως χρησιμοποιούνται μαθηματική προσομοίωση και μοντελοποίηση υπολογιστή. Τα πλεονεκτήματα αυτών των τύπων πειραμάτων είναι ότι η κίνηση μπορεί να παρατηρηθεί για εκτεταμένη χρονική περίοδο, ότι μπορεί να παρατηρηθεί από πιο κοντά και ότι συνθήκες, όπως ακραίες πιέσεις ή θερμοκρασία που δεν είναι πρακτικές στο εργαστήριο, μπορούν να προσομοίωση.
Οι υπολογιστές είναι σε θέση να εμφανίσουν μια οπτική αναπαράσταση της κίνησης των ατόμων και των μορίων με την επίλυση μαθηματικών εξισώσεων. Οι εξισώσεις βασίζονται στους νόμους του Νεύτωνα και μπορούν να προβλέψουν με ακρίβεια την κίνηση των περισσότερων ατόμων και μορίων. Τα προγράμματα προσομοίωσης χρησιμοποιούν τις εξισώσεις για να αναπαραστήσουν τις δυνάμεις που δρουν στα σωματίδια και την κίνηση των ατόμων στον τρισδιάστατο χώρο. Είναι επίσης δυνατό να παρακολουθείτε την κίνηση ενός ατόμου ή μορίου με την πάροδο του χρόνου χρησιμοποιώντας αυτούς τους τύπους.
Η μοριακή δυναμική μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παρατήρηση των σχέσεων μεταξύ ατόμων και μορίων. Τα προγράμματα προσομοίωσης παρακολουθούν τους μοριακούς δεσμούς που σχηματίζονται και σπάνε και προσαρμόζουν τις εξισώσεις ανάλογα. Αν και οι χρησιμοποιούμενες εξισώσεις βασίζονται στους νόμους κίνησης του Νεύτωνα, στις περισσότερες περιπτώσεις μπορούν να εφαρμοστούν στην κίνηση πολύ μικρών σωματιδίων. Περιστασιακά, οι νόμοι που διέπουν την κίνηση των κβαντικών σωματιδίων πρέπει να χρησιμοποιούνται στις εξισώσεις μοριακής δυναμικής για να περιγράψουν σωστά την κίνηση των σωματιδίων.