×
ribbon

آموزش شبیه‌سازی دینامیک مولکولی با نرم‌افزار متریالز استادیو

شبیه‌سازی دینامیک مولکولی با کمک نرم‌افزار متریالز استادیو امروزه به‌عنوان موضوع به‌روز در کنار روش‌های آزمایشگاهی تبدیل شده است. با پیدایش علم شیمی محاسباتی، استفاده از مدل‌سازی و شبیه‌سازی جهت بهبود مسائل و مشکلات مربوط ... ادامه

ارائه دهنده:  مکتب‌خونه  مکتب‌خونه
1.5 (2 رای)
سطح: مقدماتی
 پلاس
  
زمان مورد نیاز برای گذارندن دوره:  5 ساعت
مجموع محتوای آموزشی:  5 ساعت ویدئو
 (قابل دانلود می‌باشد)

آنچه در این دوره می‌آموزیم:

 آشنایی با محیط نرم‌افزار و ترسیم ساختار

 معرفی انواع ماژول‌ها

 آشنایی با محاسبات شبیه‌سازی در ماژول‌ها

 حل چند مثال کاربردی

پیش‌نیاز‌ها

این دوره پیش‌نیازی ندارد چرا که پیش‌نیاز آن در فصل اول با عنوان مقدمه‌ای بر مباحث مربوط به MD پرداخته می‌شود. در این دوره ابتدا به معرفی قابلیت‌ها و امکانات نرم‌افزار متریالز استادیو، ماژول‌ها، ابزار‌های ترسیم، انواع محاسبات مربوط به هر ماژول و ... خواهیم پرداخت؛ سپس با حل چند مثال کاربردی با نحوه حل مسائل آزمایشگاهی به روش شبیه‌سازی MD آشنا خواهیم شد و همچنین چالش‌های به وجود آمده در حین انجام شبیه‌سازی را شرح خواهیم داد.

سرفصل‌های دوره آموزش شبیه‌سازی دینامیک مولکولی با نرم‌افزار متریالز استادیو

مقدمه‌ای بر شبیه‌سازی دینامیک مولکولی

در این فصل به بیان تمامی مباحث پایه‌ای و اساسی نظیر میدان‌های نیرو، شعاع قطع، قرارداد حداقل تصویر، انرژی پتانسیل، انسامبل‌ها و ... پرداخته می‌شود. این مباحث به‌عنوان پیش‌نیاز جهت شروع شبیه‌سازی اهمیت به سزایی دارند و در طی مراحل انجام کار با آنها مواجه خواهیم شد. درصورتی‌که این مباحث به‌درستی تفهیم نگردد انجام شبیه‌‌سازی غیرممکن می‌گردد، چراکه تمامی نتایج وابسته به مقادیر این پارامتر‌های اساسی دارد.

  آشنایی با مباحث دینامیک مولکولی _ بخش اول
"15:51  
  آشنایی با مباحث دینامیک مولکولی _ بخش دوم
"17:28  
  آشنایی با مباحث دینامیک مولکولی _ بخش سوم
"15:07  
  آشنایی با مباحث دینامیک مولکولی _ بخش چهارم
"15:11  
محیط نرم‌افزار و ترسیم ساختار

در این فصل با محیط نرم‌افزار آشنا می‌شویم و همچنین نوارابزار ترسیم sketch به طور مفصل بیان خواهد شد. در حقیقت در این فصل نحوه ترسیم ساختار‌های موردمطالعه چه با استفاده از ابزار ترسیم و یا سایر قابلیت‌های نرم‌افزار باتوجه‌به بانک اطلاعاتی موجود بیان می‌گردد.

  آشنایی با محیط نرم‌افزار متریالز استادیو
"15:10  
  نحوه ترسیم ساختارهای شیمایی
"14:56  
انواع ماژول‌های موجود در نرم‌افزار

مهم‌ترین بخش متریالز استادیو آشنایی با انواع ماژول‌ها، نحوه انجام محاسبات و اینکه چه مزایایی دارند است. پیش از انجام شبیه‌سازی بایستی با علم به مزایا و کاربرد هر ماژول اقدام به انجام محاسبات کرد. چراکه انتخاب ماژول مناسب منجر به نتایجی می‌شود که مدنظر محقق است. متریالز استادیو ماژول‌های زیادی دارد که هرکدام از آنها نوع فایل ساختاری و یک سری داده‌های ورودی مخصوص به خود را دارند. این ماژول‌ها شامل فورسایت، رفلکس، کانفر و ... هستند.

  انواع ماژول‌های موجود در نرم‌افزار
"15:10  
محاسبات شبیه‌سازی در ماژول‌ها

در این فصل به بیان محاسباتی که در هر ماژول قابل انجام است، خواهیم پرداخت و همچنین داده‌ها و فایل‌های ورودی و لازم جهت انجام محاسبات توضیح داده خواهد شد.

  بهینه‌سازی هندسی Geometry Optimization
"15:08  
  انرژی و سایر محاسبات
"14:17  
حل مسائل کاربردی

در این فصل با حل چندین مثال کاربردی، نحوه حل مسائل و پروژه‌های شبیه‌سازی باتوجه‌به تحقیقات آزمایشگاهی را بیان خواهیم کرد و همچنین برخی نکات در ضمن انجام شبیه‌سازی گفته خواهد شد.

  بهینه‌سازی هندسی اوره _ بخش اول
"14:26  
  بهینه‌سازی اوره _ بخش دوم
"14:02  
  امتراج‌پذیری دو پلیمر _ بخش اول
"16:43  
  امتراج‌پذیری دو پلیمر _ بخش دوم
"10:38  
  امتراج‌پذیری دو پلیمر _ بخش سوم
"14:16  
  بر همکنش پلیمر با سطح اکسید فلزی _ بخش اول
"17:37  
  بر همکنش پلیمر با سطح اکسید فلزی _ بخش دوم
"14:29  
  نفوذ گاز در پلیمر _ بخش اول
"15:02  
  نفوذ گاز در پلیمر _ بخش دوم
"16:44  

درباره دوره

شبیه‌سازی دینامیک مولکولی با کمک نرم‌افزار متریالز استادیو امروزه به‌عنوان موضوع به‌روز در کنار روش‌های آزمایشگاهی تبدیل شده است. با پیدایش علم شیمی محاسباتی، استفاده از مدل‌سازی و شبیه‌سازی جهت بهبود مسائل و مشکلات مربوط به کارهای تجربی موردبحث قرار گرفت و سپس گسترش یافت.

هدف از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی چیست؟

هدف کلی شبیه‌سازی بررسی رفتار و خواص سامانه‌های شیمایی و همچنین پیش‌بینی رفتار‌های سامانه جهت تسهیل در کارهای آزمایشگاهی است که امروزه در کنار کارهای تجربی جهت کاهش هزینه‌های مربوط به کارهای تجربی و آزمایشگاهی انجام می‌گیرد.

ابتدا محققان از مونت‌کارلو (Monte Carlo) با درنظرگرفتن نمونه‌های تصادفی جهت شبیه‌سازی سامانه‌های شیمایی استفاده کردند. اما با وجود محدودیت‌هایی که این فضا در اختیار اپراتور قرارداد، خطای نسبتاً بالا و همچنین عدم شباهت قابل‌قبول نسبت به سیستم‌های واقعی، شبیه‌سازی دینامیک مولکولی پا به عرصه گذاشت.

در شبیه‌سازی دینامیک مولکولی با کمک معادلاتی که از قانون دوم نیوتن حاصل می‌شود و همچنین با استفاده از روش‌های عددی جهت حل معادلات، مکان و سرعت حرکت ذرات سامانه موردمطالعه در هر لحظه و زمان مشخص می‌گردد. 

کاربرد های شبیه‌سازی دینامیک مولکولی  

شبیه‌سازی دینامیک مولکولی ( Molecular Dynamics (MD) ) کاربرد‌های مختلفی دارد که عبارت‌اند از:

مطالعه خواص و کاربردهای مواد موردمطالعه، دارورسانی، نفوذپذیری گازها، محاسبات کوانتومی، محاسبه امتزاج‌پذیری مواد و غیره است. در MD یک سری مباحث و مفاهیم اساسی و پایه‌ای وجود دارد که پیش از انجام بایستی تفهیم شوند؛ سپس بایستی نوع نرم‌افزار انجام MD مشخص گردد.

نرم‌افزارهای مختلف جهت انجام شبیه‌سازی‌های MD 

نرم‌افزارهای مختلفی جهت انجام شبیه‌سازی‌های MD وجود دارند که عبارت‌اند از:   GROMACS, NAMD,LAMPSS و متریالز استادیو (Materials Stusio ).

در میان این نرم‌افزارها متریالز استادیو به سبب محیط ویژوالی که دارد، کارکرد با آن راحت‌تر است. از طرفی بانک اطلاعاتی بسیار قوی در زمینه مواد آلی و معدنی به‌خصوص پلیمر‌ها را نیز دارا است. این نرم‌افزار میدان‌های نیرو متنوعی دارد نظیر Dreiding، COMPASS، pcff، cvff و غیره که هرکدام قابلیت‌های مخصوص به خود را دارند و جهت بیان بر همکنش‌‌های درون و برون مولکولی مورداستفاده قرار می‌گیرند.

شرکت BIOVIA این نرم‌افزار را گسترش داده و تا به امروز ورژن 2020 را خروجی داده است. این ورژن به‌روز یک سری میدان‌های نیرو جدیدی را معرفی کرده و از طرفی در سایر میدان‌های نیرو نیز یک سری اصلاحاتی انجام داده است.

به همین سبب دقت انجام محاسبات در زمینه بر همکنش‌ها و همچنین انرژی پتانسیل سامانه موردمطالعه افزایش می‌یابد. بااین‌حال قابلیت‌های متریالز استادیو با پیدایش ورژن‌های جدید روبه افزایش است.

در پایان آموزش خواهید توانست با کمک نرم‌افزار متریالز استادیو به انجام شبیه‌سازی دینامیک مولکولی سامانه‌های موردمطالعه در کارهای آزمایشگاهی بپردازید و منجر به افزایش دقت انجام آزمایش‌ها نیز شوید.

درباره استاد

maktabkhooneh-teacher پرستو احمدپور سامانی

پرستو احمدپور سامانی دانش‌آموخته کارشناسی و کارشناسی‌ ارشد مهندسی پلیمر از دانشگاه تهران هستند. از طریق استعداد‌های درخشان در مقطع کارشناسی ارشد تحصیل نموده‌اند و جز 10 درصد برتر ورودی رشته بوده‌اند. به مباحث برنامه‌نویسی، شبیه‌سازی، مدل‌سازی و در کل به هر آنچه که با کمک علم کامپیوتر بتوان تحولی در کارهای آزمایشگاهی انجام داد علاقه‌مند هستند و تا حدودی به نرم‌افزار‌های C++ و متلب تسلط دارند. به مدت دوسال است که در زمینه شبیه‌سازی دینامیک مولکولی مشغول به تحقیق و مطالعه هستند. چندین پروژه در زمینه شبیه‌سازی دینامیک مولکولی انجام داده و همچنین یک دوره آموزش نرم‌افزار متریالز استادیو در انجمن علمی دانشکده نیز داشته‌اند.    

مشاهده پروفایل و دوره‌‌های استاد

نظرات کاربران  ( نظر)

صفحه 1 از
ثنا تقی پور 1402-05-18
توضیحاتشون در بخش هایی از ویدیو ناکافی بود
نگار مهدوی 1402-10-21
به صورت بسیار مختصر توضیح داده شده اصلا کاربردی نیست

دوره‌های پیشنهادی

poster
  
برگزار کننده:  مکتب‌خونه
  
زمان مورد نیاز برای گذارندن دوره:  5 ساعت
مجموع محتوای آموزشی:  5 ساعت ویدئو
 (قابل دانلود می‌باشد)