La dynamique moléculaire

Une immense majorité des systèmes moléculaires évoluent dans un solvant, qui est généralement l'eau. Il est donc naturel que lors d'une simulation de dynamique moléculaire le système soit lui aussi solvaté.

Bien évidement, la complexité du système ainsi que le temps de calcul qui en découle est proportionnel au nombre d'atomes du système.

C'est pourquoi des subtilités permettent de représenter explicitement le solvant, tout en évitant les calculs trop longs.

Si l'on se contente de construire un système complètement isolé dans l'espace, les atomes les plus périphériques du système vont alors avoir tendance à s'évaporer ou vont du moins ressentir une tension superficielle énorme, ce qui n'est pas forcément le cas dans les systèmes réels. Ce système constitué d'une molécule de soluté entouré par des molécules de solvant représenterait alors non pas une molécule dans un milieu solvaté mais plutôt une micro-goutte au sein de laquelle se trouve une molécule.(voir schéma)

Sans artifice particulier, les molécules d'eau vont s'évaporer à 300 K

Afin d'éviter cet effet de bord, le système est représenté comme un système périodique, dans lequel les 6 bords du cube sont en contacts avec leur bord opposé. Une molécule sortant du cube par un coté y entre en fait par l'autre coté, comme vu dans le schéma suivant. On appelle cette représentation la condition limite périodique, ou PBC en anglais (Periodic Boundary Condition). Ceci permet de simuler un nombre limité de molécules de solvant, tout en évitant que des effets de bord soient rencontrés.

En représentant la boite entourée par des images d'elle même, les molécules d'eau ne peuvent pas s'évaporer. Une molécule sortant de la boite par la gauche, va en fait y entrer par la droite.