Computationele chemie

Computationele chemie is een interdisciplinair wetenschappelijk gebied dat zich bezighoudt met de studie van chemische processen vanuit een computationeel perspectief. Het maakt gebruik van computerprincipes, wiskunde en statistiek om gedrag op moleculair en atomair niveau te voorspellen, modelleren en analyseren. Computationele chemie kan worden gebruikt om de structuur en eigenschappen van moleculen te onderzoeken en om potentiële reactieroutes en de dynamica van chemische systemen te simuleren.

Computationele chemietechnieken worden gebruikt om te helpen bij het ontwerpen en optimaliseren van nieuwe medicijnmoleculen, materialen en katalysatoren. Het kan worden gebruikt om chemie op een dieper niveau te bestuderen door de onderliggende fysische en chemische principes achter experimenteel waargenomen verschijnselen te onderzoeken. Het heeft toepassingen op een groot aantal gebieden, zoals farmaceutisch en biotechnologisch onderzoek, olie- en gasexploratie en chemische engineering.

Computationele chemie gebruikt een verscheidenheid aan computationele methoden en algoritmen. De meest gebruikte methoden zijn Moleculaire Mechanica en Quantum Mechanica. In Moleculaire Mechanica worden moleculaire modellen gemaakt om de beweging en interactie van atomen in moleculen te simuleren. Deze methoden worden gebruikt om de krachtveldenergie van het molecuul te berekenen en om mogelijke reactiepaden en dynamica te onderzoeken.

In de Quantum Mechanica wordt de Schrödingervergelijking exact opgelost om de energieniveaus van geïsoleerde moleculen of vaste stoffen te bepalen. Deze methode wordt gebruikt om de elektronische structuur, bindingsenergieën en reactiviteit van atomen en moleculen te bestuderen. Het wordt ook gebruikt om de interactie van licht met atomen of moleculen te berekenen en kan worden gebruikt om spectroscopische experimenten te simuleren en theoretische fotochemie te onderzoeken.

Computationele chemie is een belangrijk vakgebied in de moderne chemie, waarbij wiskunde, informatica en statistiek worden gebruikt om het gedrag van moleculen op atomair niveau te onderzoeken en te analyseren. Het heeft een breed scala aan toepassingen en is een hulpmiddel van onschatbare waarde voor onderzoekers in zowel industriële als academische omgevingen.