Компьютерное моделирование используется для понимания свойств мягких материалов, таких как жидкости, полимеры и биомолекулы, такие как ДНК, которые слишком сложны, чтобы их можно было описать уравнениями. Их полное моделирование часто слишком дорого, учитывая требуемую интенсивную вычислительную мощность. Вместо этого полезная стратегия состоит в том, чтобы соединить точную модель, применяемую в тех областях системы, которые требуют большего внимания, с более простой идеализированной моделью.
В недавней статье, опубликованной в EPJ E, Мазиар Хейдари из Института исследований полимеров Макса Планка, Майнц, Германия, и его коллеги сделали точную модель в высоком разрешении плавно совпадающей с точно решаемым представлением в более низком разрешении.
Идеальная, более простая модель - это своего рода голое представление атомов или молекул, которые не взаимодействуют между собой. Предыдущие исследования применяли эту стратегию к жидкостям, но в этом исследовании авторы впервые применили ее к модели твердого тела, соединенного с идеальным кристаллом, в котором атомы имеют ограниченные движения и не взаимодействуют, получившем название кристалла Эйнштейна. Команде удалось вычислить его термодинамические свойства, т.е. температура и свободная энергия - при сниженных вычислительных затратах.
В этом типе моделирования, называемом моделированием с адаптивным разрешением, разрешение молекулы зависит от ее положения в пространстве. В переходной области между двумя разрешениями молекулы адаптируются к той или иной модели. Это эффективный способ вычисления соответствующих термодинамических характеристик реального твердого тела путем их разложения на идеальный вклад - из упрощенной модели - и еще один член, характерный для конкретной системы. Методология сочетает в себе простоту идеальных моделей с химической точностью реалистичных представлений.