Des simulations informatiques sont utilisées pour comprendre les propriétés de la matière molle, comme les liquides, des polymères et des biomolécules comme l'ADN - qui sont trop compliqués pour être décrits par des équations. Ils sont souvent trop coûteux à simuler intégralement, étant donné la puissance de calcul intensive requise. Au lieu, une stratégie utile consiste à coupler un modèle précis - appliqué dans les domaines du système qui nécessitent une plus grande attention - avec un plus simple, modèle idéalisé.

Dans un article récent publié dans EPJ E , Maziar Heidari, de l'Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères, Mayence, L'Allemagne et ses collègues font coïncider de manière transparente le modèle précis en haute résolution avec une représentation exactement soluble à une résolution inférieure.

L'idéal, le modèle plus simple est une sorte de représentation nue d'atomes ou de molécules, qui n'interagissent pas entre eux. Des études antérieures ont appliqué cette stratégie aux liquides, mais dans cette étude, les auteurs l'appliquent pour la première fois à un solide modèle couplé à un cristal idéal, dans lequel les atomes ont des mouvements restreints et n'interagissent pas, surnommé cristal d'Einstein. L'équipe a pu calculer ses propriétés thermodynamiques, par ex. température et énergie gratuite, à un coût de calcul réduit.

Dans ce type de simulation, appelées simulations à résolution adaptative, la résolution d'une molécule dépend de sa position dans l'espace. Dans la zone de transition entre les deux résolutions, les molécules s'adaptent à l'un ou l'autre modèle. C'est un moyen efficace de calculer les caractéristiques thermodynamiques pertinentes du solide réel en les décomposant en une contribution idéale - à partir du modèle simplifié - et un autre terme, spécifique à un système particulier. La méthodologie combine la simplicité des modèles idéaux avec la précision chimique des représentations réalistes.