कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान
कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान रासायनिक समस्याओं को हल करने के लिए गणित और कंप्यूटर का उपयोग करता है। कंप्यूटर सॉफ्टवेयर का उपयोग करके, रसायनज्ञ प्रायोगिक परिणामों का अनुकरण कर सकते हैं और पदार्थों के गुणों का पता लगा सकते हैं। कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान का क्षेत्र उन चीजों का पता लगाने में मदद करता है जो अणुओं, परमाणुओं और नैनोकणों के छोटे स्वभाव के कारण अन्यथा मुश्किल या महंगा लगेंगे। अधिकांश क्षेत्र श्रोडिंगर समीकरण पर आधारित है, जो गणित का उपयोग करके परमाणुओं और अणुओं का मॉडल बनाते हैं। अब इनिटियो, अर्ध-अनुभवजन्य और आणविक यांत्रिकी, कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान की विधियां हैं जिनका उपयोग अक्सर आणविक संरचनाओं का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है।
कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान की प्रक्रिया एक सिद्धांत को देखकर शुरू होती है, जैसे कि इलेक्ट्रॉनिक संरचना सिद्धांत। यह एक अणु के भीतर इलेक्ट्रॉनों की गति निर्धारित करने में मदद करता है। इस बिंदु पर, गणितीय समीकरणों का उपयोग करते हुए, गणना के आधार पर एक आधार सेट निर्धारित किया जा सकता है। इस जानकारी को कंप्यूटर सॉफ्टवेयर में तरंग फ़ंक्शन के रूप में वर्णित करने के लिए इनपुट किया जा सकता है, जिसका उपयोग अणु की अन्य भौतिक विशेषताओं के मॉडल बनाने के लिए किया जा सकता है। केमिस्ट अणु के ऑर्बिटल्स का एक मॉडल देख सकते हैं, प्रायोगिक संरचनाओं की भविष्यवाणी करना शुरू कर सकते हैं और अणु की ऊर्जा को देख सकते हैं।
Ab initio के उपयोग से रसायनज्ञ किसी पदार्थ के भौतिक गुणों को देखते हैं और अणुओं की भौतिक विशेषताओं का पता लगाने के लिए श्रोडिंगर समीकरण का उपयोग करते हैं। इसमें अणुओं की ज्यामिति, द्विध्रुवीय क्षण और एक प्रतिक्रिया की ऊर्जा जैसी चीजें शामिल हैं। कंपन आवृत्तियों, प्रतिक्रिया दर और नि: शुल्क ऊर्जा को भी अब इनिटियो का उपयोग करके पाया जा सकता है। चूंकि इन भौतिक विशेषताओं को हल करना बेहद कठिन है, इसलिए कम्प्यूटेशनल केमिस्टों के लिए यह आवश्यक है कि उन्हें पर्याप्त रूप से सरल बनाया जाए कि शारीरिक विशेषताओं को पाया जा सके और अभी भी सटीक हो।
आणविक यांत्रिकी बायोकैमिस्ट्री प्रयोगों और अनुप्रयोगों में प्रयुक्त कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान की एक विधि है। इस पद्धति का उपयोग बड़ी संरचनाओं जैसे कि एंजाइम और पारंपरिक भौतिकी पर निर्भर करता है, लेकिन पदार्थों में इलेक्ट्रॉनिक गुणों की गणना करने में सक्षम नहीं है। कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान के क्षेत्र में प्रौद्योगिकी प्रगति के रूप में लगातार परिवर्तन हो रहे हैं और नए सिद्धांत विकसित किए गए हैं।
ये तकनीक रसायनज्ञों को संरचनाओं की जांच करने की अनुमति देती है जो उनके बेहद छोटे आकार के कारण, अन्यथा देखना असंभव होगा। नैनोपार्टिकल्स, जो परमाणुओं से छोटे होते हैं, उन्हें इलेक्ट्रॉनिक्स, विस्फोटक और चिकित्सा जैसे अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए तैयार किया जा सकता है। चूँकि कम्प्यूटेशनल केमिस्ट्री का बहुत कुछ ज्ञात गुणों के मॉडलिंग पर आधारित है, इसलिए इन प्रयोगों में त्रुटि की गुंजाइश है। यही कारण है कि रसायन विज्ञान और अनुसंधान में उन्नत प्रशिक्षण और ज्ञान कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान में काम करने के लिए आवश्यक है।
