La mecánica estadística es un campo amplio y diverso con aplicaciones potencialmente en todos los aspectos de la ciencia y la ingeniería. Aquí hay algunas aplicaciones prácticas de la mecánica estadística de la parte superior de mi cabeza:
- La mecánica estadística se utiliza para estudiar y modelar fenómenos biológicos que se producen en múltiples escalas espaciales / temporales. Se ha utilizado para estudiar y ayudar a comprender la señalización de las células T (en el contexto de la respuesta inmune adaptativa) y para comprender el virus del VIH en el contexto del diseño de una vacuna o mejores opciones de tratamiento.
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La señalización digital y la histéresis caracterizan ras activ … [Celular. 2009]Otras aplicaciones biológicas incluyen el uso de teorías mecánicas estadísticas simples para predecir cómo la estructura del ADN afecta la transcripción y finalmente la expresión, que es un problema fundamental en la biología. La mecánica estadística se utiliza para modelar enfermedades infecciosas, empaquetamiento de ADN en virus, etc.
- Ampliemos nuestra noción de mecánica estadística para ir más allá de las teorías del gas y del líquido al campo ampliamente útil de la mecánica estadística no dinámica del equilibrio y la dinámica estadística. Estos se encuentran estrechamente entrelazados con la teoría de los fenómenos estocásticos. La ecuación de Langevin sirve como base para modelar muchos fenómenos. ¿Dónde está el uso práctico? Voy a enumerar sólo algunos:
- Modelando el mercado de valores
- Predicción de los niveles de expresión génica y cómo se ven afectados por el ruido aleatorio en la célula biológica
- Fenómenos estocásticos que incluyen la adsorción de la superficie, el modelado de electrones de los orificios (exciton) que es esencial para las eficacias de los semiconductores.
- El método de @Monte Carlo es una herramienta popular de optimización y muestreo. La base de este método puede derivarse de la Ecuación Maestra Química para los procesos de Markov es una de las herramientas de muestreo más populares que se utilizan para estudiar procesos físicos. Esta técnica de muestreo, aunque ahora se usa en un sentido más amplio del que se imaginó anteriormente, sirve para modelar entre otras cosas:
- Esquemas de optimización de cartera
- Opciones de compra de acciones y volatilidad.
- Algoritmos de renderizado de gráficos 3-D
- Diseño de juego
- Análisis de sensibilidad de red en circuitos / redes biológicas y electrónicas.
- Antes de que me olvide, la mecánica estadística sirve como una herramienta para modelar la termodinámica de la mayoría de los sistemas físicos / químicos / biológicos. Una aplicación práctica asombrosa de esto proviene de los desarrollos en el campo de la mecánica estadística de los polímeros y el modelado de polímeros. Las aplicaciones incluyen:
- Desarrollo de teorías para entender el plegamiento de proteínas.
- Surfactantes y estudiando sus eficacias.
- Predecir las características conformacionales de las moléculas de cadena larga, que no solo complementan las teorías sobre el plegamiento de proteínas, el bucle de ADN, etc. sino que también ayudan a determinar los parámetros termodinámicos de equilibrio para tales sistemas.
Una lista de estos parámetros incluye el exceso de adsorción, la presión osmótica, la viscosidad, la compresibilidad, etc., que nos proporcionan las propiedades mecánicas de estos polímeros. - Una consecuencia natural del modelado de polímeros y el aumento del poder computacional ha sido la llegada de las técnicas de modelado molecular (MD / MC / QM-MM / Path-Integral). Estas técnicas han ayudado en los siguientes campos:
- Diseño de Medicamentos Moleculares y Vacunas.
- Diseño de enzimas para catálisis.
- Predicción de las tasas de reacción, según lo mencionado por OP
- Comprender la dinámica química es una herramienta útil que nos ayuda a comprender la química básica detrás de las reacciones fundamentales (como la transferencia de electrones)
- Las simulaciones computacionales también se utilizan para desarrollar y fabricar dispositivos nano / micro insilicos. Tales ejemplos incluyen pequeños dispositivos de estado sólido para la secuenciación barata de ADN, reemplazos orgánicos para semiconductores, alternos más baratos para membranas en células solares, etc.
Estos son los que se me ocurren en la cabeza. La mecánica estadística es un campo versátil y diverso. Tiene aplicaciones en casi todos los campos (¡con sus limitaciones también!) Y definitivamente muchos prácticos.
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