آموزش شبیه سازی دینامیک مولکولی با استفاده از LAMMPS (شیمی)

شبیه سازی دینامیک مولکولی (MD) که امروزه در بیندانشجویان، پژوهشگران و فعالان در حوزه فیزیک، مهندسی شیمی، مهندسی مواد و متالورژی، مکانیک، عمران، زیست شناسی، بایوتکنولوژی، پزشکی، دندانپزشکی و ...جایگاه ویژه خود را پیدا کرده اول از همه با نرم افزار LAMMPS برای مدلسازی و آنالیز شناخته می شود.

برای بررسی پدیده ها و فرایندها چه در ابعاد میکروسکوپی و چه در ابعاد ماکروسکوپی، نیاز به شروع بررسی از مقیاس اتمی می باشد. به عنوان مثال به منظور بررسی و آنالیز یک ترک در بال هواپیما که در اثر فاصله گرفتن اتم ها از هم ایجاد شده است و یا به منظور بررسی دارورسانی به یک غده سرطانی با در نظر گرفتن دارو به صورت اتمی و انجام شبیه سازی مولکولی، میتوان اندرکنش های رخ داده را پیش بینی کرد.

دینامیک مولکولی را می توان برای کشف فضای ساختاری استفاده کرد و اغلب روش انتخابی برای مولکول های بزرگ مانند پروتئین ها است. در دینامیک مولکولی، سطح انرژی با حل قوانین حرکت نیوتن برای سیستم مورد بررسی قرار می گیرد. 

مطالعات دینامیک مولکولی(MD) روی مولکول‌های زیستی به توانایی شبیه‌سازی سیستم‌های پیچیده بیوشیمیایی با تعداد فزاینده‌ای از ذرات و برای مقیاس‌های زمانی طولانی‌تر نیاز دارد، مشکلی که نمی‌توان با پیشرفت‌های سخت‌افزار محاسباتی به تنهایی بر آن غلبه کرد.

بنابراین در شبیه سازی دینامیک مولکولی به کمک نرم افزاری مانند Lammps اندرکنش میان اتم ها و مولکول ها در بازه‌هایی از زمان بر اساس قوانین فیزیک مورد بررسی قرار می گیرد. و اینکه شبیه سازی دینامیک مولکولی با نرم افزارهای متفاوتی انجام میشود. رایج ترین نرم افزار این حوزه در دنیا، Material Studio نام دارد که به دلیل مشکلات لایسنس در ایران قابل استفاده و استناد نیست. 
 LAMMPS بی شک یکی از کارآمدترین نرم افزارهای حوزه MD است. در توضیح این کارآمدی میتوان یادآوری کرد در شبیه سازی دینامیک مولکولی ما به تعریف ساختار اتمی و میدان نیروها نیاز داریم. از آنجایی که چینش بین اتم ها اهمیت زیادی دارد، تعریف میدان نیروها از مهمترین مباحث به شمار میرود. بنابراین وجود میدان های متنوع باعث تفاوت در بین نرم افزارها میشود. برتری  نرم افزار LAMMPS به دلیل وجود انواع میدان های نیرویی در حوزه های مختلف است.