La química computacional es una síntesis de muchos temas diferentes, cada uno de los cuales es muy complejo por sí solo. Por lo tanto, si realmente quieres aprender las bases teóricas, debes estar preparado para dedicar mucho tiempo y esfuerzo. No quiero desanimarte, solo quiero que tengas expectativas realistas.
Los fundamentos de la química computacional son la química física y la informática. Los fundamentos de estos son matemáticas, física y lógica. Por lo tanto, dependiendo de cuál sea tu formación, es posible que tengas que comenzar con matemáticas y física.
Matemáticas:
- Cálculo
- Cálculo Vectorial
- Ecuaciones Diferenciales
- Estadísticas
Física:
- Dinámica Clásica
- Electrodinámica Clásica
Una vez hayas tomado esos cursos (si aún no lo has hecho) puedes comenzar con la química física. En teoría podrías aprender por ti mismo esos temas, pero sería muy difícil; un curso en línea gratuito sería una buena opción si no puedes tomar un curso universitario. Creo que Khan Academy cubre todos estos temas.
Química Física
- Mecánica Estadística
- Mecánica Cuántica
Siempre me gustó el libro de Atkin sobre química física (aunque no sé si las ediciones más recientes siguen siendo buenas). Los libros de McQuarrie sobre química cuántica y mecánica estadística son muy buenos y son clásicos en el campo.
Preguntaste:
¿Por dónde empiezo con la parte de química?
- Resolviendo la ecuación de Schrödinger
- Método de Hartree-Fock
- Teoría del Funcional de la Densidad
La mecánica cuántica en química física cubrirá las soluciones a la ecuación de Schrödinger para todos los casos donde existe una solución en forma cerrada. Esto te dará una comprensión de los principios básicos, por lo que deberías comenzar por ahí. Para resolver sistemas "reales", necesitas técnicas de aproximación más avanzadas, y Hartree-Fock y DFT te pondrán en marcha. Ese es un buen orden para estudiarlos también.
En informática, mucho depende del software que vayas a utilizar o de los lenguajes que quieras usar. La mayoría de los algoritmos principales altamente optimizados están escritos en fortran o C. Algunos llegan incluso a ensamblador para las partes más importantes. La mayoría de los programas que he visto (no principales) están escritos en fortran o C++. Mi experiencia está un poco desactualizada (trabajé en el campo hace unos 7 años) así que eso podría ya no ser cierto. En cualquier caso, necesitarás al menos un curso básico de programación en el lenguaje que desees usar (C sería bueno para empezar, ya que realmente aprenderás los fundamentos). También tomaría algunos cursos orientados a objetos, por lo que serían buenos cursos relacionados con C++ y Java más avanzados.
Los conceptos clave (más allá de la programación y la arquitectura) que necesitarás son:
- Métodos Estocásticos (Monte Carlo)
- Álgebra Lineal
- Integración Numérica
Con todo lo anterior, tendrás un buen conjunto de habilidades y conocimientos básicos sobre los cuales puedes construir.
Preguntaste:
¿Existen literatura completa para principiantes y qué recomendarías? Un buen libro sería ciertamente el mejor comienzo.
Solamente estoy familiarizado con un libro que podría ser adecuado para principiantes en química computacional, así que quizás otros puedan dar mejores sugerencias. El que usé fue Modelado Molecular de Leach. Brinda una buena visión general de las técnicas comunes, pero no se adentra demasiado. Sin embargo, fue actualizado por última vez en 2001, por lo que puede estar desactualizado. El estado del arte avanza rápido en términos de aplicación detallada, aunque los fundamentos tienden a mantenerse bastante consistentes con el tiempo. Otro libro clásico que cubre los fundamentos en cierta profundidad es Simulación por Ordenador de Líquidos de Allen & Tildesley.
Ambos libros se centran más en los aspectos de modelado de moléculas en lugar de reacciones químicas, así que si estás más interesado en simular reacciones en lugar de mecánica estadística o interacciones proteína-ligando, necesitarás libros diferentes.
