Professor: Dr. Germano Heinzelmann

Resumo: Com o grande aumento da capacidade computacional observado nos últimos
anos, a dinâmica molecular tem se tornado uma ferramenta cada vez mais presente
em estudos de fenômenos físico-químicos e biológicos. Ela consiste na combinação
de um potencial, geralmente uma aproximação clássica das propriedades quânticas de
uma ou mais moléculas, com um integrador no tempo, dado pela equação de
movimento de Newton. A partir dos microestados gerados durante a simulação, pode-
se realizar cálculos de energia livre usando técnicas de mecânica estatística, e não só
explicar como também prever propriedades importantes como a energia livre de
ligação entre duas moléculas (como uma proteína e um ligante). Essa abordagem
computacional possui aplicação direta na indústria farmacêutica, já que tem o
potencial de reduzir significativamente o tempo e os custos necessários para se
desenvolver um novo fármaco. A dinâmica molecular também possui aplicação no
estudo de outros sistemas, como polímeros capazes de retirar moléculas nocivas do
ambiente, e membranas de dessalinização que usam nanotubos de carbono.
No minicurso de dinâmica molecular iremos mostrar como realizar simulações
com dinâmica molecular, desde a construção do sistema, determinação dos
parâmetros, e a integração no tempo usando o algoritmo da velocidade-Verlet.
Veremos também como realizar simulações com temperatura e pressão constante, no
ensemble NPT, que são as que possuem maior aplicação já que refletem fenômenos
que ocorrem a temperatura ambiente e pressão atmosférica. Uma vez introduzidas as
técnicas de simulação, será mostrado como realizar cálculos de energia livre usando
técnicas como Umbrella Sampling, Perturbação de Energia Livre e Igualdade de
Jarzynzki. Veremos como essas técnicas podem ser aplicadas a diferentes situações, e
como que os resultados obtidos se comparam a grandezes medidas
experimentalmente.