Validierung von molekularen Simulationen: eine Übersicht verschiedener Aspekte

Computersimulationen molekularer Systeme ermöglichen die Beschreibung von Struktur‐Energie‐Funktions‐Beziehungen molekularer Prozesse auf subatomarer, atomarer, supraatomarer oder supramolekularer Ebene. Um die Ergebnisse von solchen Simulationen sachgerecht zu interpretieren, muss zunächst die Qualität der berechneten Eigenschaften evaluiert werden. Diese ist abhängig von der Art und Weise, wie die Simulationen durchgeführt wurden und wie diese validiert wurden durch Vergleich mit Werten Q exp experimentell messbarer Grössen Q. Die folgenden Punkte müssen berücksichtigt werden: 1) die Genauigkeit von Q exp , 2) die Genauigkeit der Funktion Q( r N ), die genutzt wird, um Q als Funktion der Konfiguration r N von N Partikeln zu berechnen, 3) die Empfindlichkeit der Funktion Q( r N ) hinsichtlich der Konfiguration r N , 4) die relativen Zeitskalen der Simulation und des Experiments, 5) der Grad der Äquivalenz von berechneten und experimentellen Eigenschaften und 6) der Grad, bis zu dem das simulierte System den experimentellen Gegebenheiten entspricht. Experimentelle Daten sind in ihrem Geltungsbereich eingeschränkt und entsprechen im Allgemeinen zeitlichen sowie räumlichen Mittelwerten. Eine kritische Analyse verschiedener Faktoren, die den scheinbaren Grad der (Nicht‐)Übereinstimmung zwischen Simulationen und Experiment beeinflussen, werden in diesem Aufsatz präsentiert und anhand von Beispielen aus der Literatur illustriert. Maßnahmen, um die Validierung molekularer Simulationen zu verbessern, werden ebenfalls besprochen.