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
آشنایی با محیط نرمافزار و ترسیم ساختار
معرفی انواع ماژولها
آشنایی با محاسبات شبیهسازی در ماژولها
حل چند مثال کاربردی
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.
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 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.
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 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.
اطلاعات بیشتر
از مجموع 4 امتیاز
2 نظرمدرس: جادی میرمیرانی
مدرس: جادی میرمیرانی
مدرس: حسین وفایی زنوز
مدرس: احمدرضا رسولی
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.
اطلاعات بیشتر