¿Cómo se utilizan actualmente las técnicas de modelado de Molecular Dynamics, DFT y Ab-initio en la industria (aparte de la investigación de drogas)?

Muchas compañías usan modelos atomísticos para estudiar una amplia gama de problemas en una amplia gama de campos. Esto incluye todo, desde catálisis hasta semiconductores, desde metalurgia hasta helados. Solo por nombrar algunas compañías conocidas (no farmacéuticas) que usan modelos atomistas: IBM, Motorola, Bosch, Ford, Exxon.

Daré dos ejemplos específicos que creo que son bastante interesantes.

1) Pellion Technologies es una startup que busca desarrollar nuevos materiales para baterías de iones de magnesio. Están utilizando los cálculos de la teoría funcional de densidad (DFT) para detectar miles de posibles materiales de electrodos. La idea fundamental es realizar un cribado computacional de alto rendimiento para acelerar el proceso de descubrimiento de materiales, un concepto que también persiguen otras compañías. Puede leer el documento técnico de Pellion aquí: Página sobre Pelliontech

2) Nestlé (la compañía de helados) ha aplicado la teoría de campo autoconsistente (SCFT), un modelo de grano grueso para moléculas, para obtener información sobre la física fundamental del helado. Su objetivo era dilucidar los diagramas de fase de las mezclas de agua y lípidos. (Técnicamente, SCFT esto no es realmente un método ab initio, pero todavía creo que puede encontrar esto interesante). Puede leer más en su comunicado de prensa: Investigadores de Nestlé y UC Santa Barbara descubren la física de las moléculas autoagregatorias en los alimentos

Fuente: Dos años de experiencia en investigación y un artículo publicado en ciencia de materiales basado en simulaciones MD.

Mi trabajo usando Molecular Dynamics (MD) se usó para simular un material que tiene potencial como refrigerador electrocalórico (LiNbO3 exhibirá un cambio de temperatura en respuesta a un campo eléctrico aplicado que permite que el material se use como un disipador de calor de estado sólido o refrigerador). El paquete de software que utilizamos se llama DLPOLY. La razón principal por la que usamos MD fue que el laboratorio en el que estaba trabajando ya había producido un modelo preciso del material para el uso de MD. Pero, en general, estas técnicas de modelado son útiles para simular materiales difíciles de obtener o entornos extremos (por ejemplo, alta presión, temperatura, campos eléctricos) sin toparse con las dificultades técnicas inherentes a tales experimentos.

Para darle un marco de referencia, el modelo que utilizamos tenía aproximadamente 5000 átomos y funcionaría en un período de tiempo simulado desde picosegundos hasta nanosegundos.

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