N° 382-383 février-mars 2014

Dynamiques moléculaires quantiques et classiques

Pagination : 56-62
Sous-thème : Développements méthodologiques
Mots-clés : Dynamique moléculaire, mécanique quantique, mécanique classique, dynamique réactionnelle, simulation des processus de déformation moléculaire, super-ordinateurs, chimie théorique.
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Quelques exemples de protéines membranaires étudiées par simulations de dynamique moléculaire classique.

La mécanique des atomes et des molécules étant essentiellement fondée sur les principes de la mécanique quantique, nous devons nous en saisir pour répondre à la question : « Comment bougent les molécules ? » C’est le cadre de la « dynamique moléculaire quantique ». Cependant, vue la complexité de la majorité des molécules, surtout de celles d’intérêt biologique, leur étude exacte selon les règles strictes de la mécanique quantique semble inextricable. Pour la modélisation de ces molécules, on utilise alors une approche simplifiée, selon laquelle les forces qui régissent le mouvement des atomes sont décrites par des fonctions mathématiques approchées, déduites soit de la théorie quantique, soit de données expérimentales. Le mouvement des atomes eux-mêmes est ensuite déduit des lois de la mécanique classique. C’est le cadre de la « dynamique moléculaire classique ».

Cet article passe en revue les efforts de développement méthodologiques réalisés en France et dans le reste du monde, qui nous ont permis, au cours des dix dernières années, d’accomplir des progrès considérables vers notre objectif ultime de compréhension du mouvement des atomes dans les molécules. Il décrit également les limitations actuelles des méthodes et les perspectives de la discipline.