مقالة منهجية

Nanohelices قابلة للدراسات التنبؤية وتعزيز التصور 3D

DOI:

10.3791/51372

⸱

نوفمبر 12, 2014

 ,  ,  , 
1Materials Science and Engineering, School of Engineering, University of California Merced, 2Computer Science and Engineering, School of Engineering, University of California Merced

في هذه المقالة

إشعار تصحيح

Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

النمذجة دقيق للهياكل nanohelical مهم للدراسات المحاكاة التنبؤية مما أدى إلى تطبيقات تكنولوجيا النانو جديدة. حاليا، وحزم البرمجيات وقواعد محدودة في خلق نماذج حلزونية يملك ثرواتها فئات. نقدم اثنين من الإجراءات تهدف إلى خلق نماذج لمحاكاة nanohelical يملك ثرواتها فئات، مع واجهة رسومية لتعزيز البحوث من خلال التصور.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

مواد تشبه الربيع في كل مكان في الطبيعة والاهتمام في تكنولوجيا النانو لحصاد الطاقة، وتخزين الهيدروجين، وتطبيقات الاستشعار البيولوجية. عن المحاكاة التنبؤية، فقد أصبح من المهم بصورة متزايدة لتكون قادرة على تصميم نموذج لهيكل nanohelices بدقة. لدراسة تأثير الهيكل المحلي على خصائص هذه هندستها معقدة لا بد من تطوير نماذج واقعية. حتى الآن، وحزم البرمجيات محدودة نوعا ما في خلق نماذج حلزونية يملك ثرواتها فئات. يركز هذا العمل على إنتاج نماذج يملك ثرواتها فئات من الزجاج السيليكا (شافي 2) nanoribbons وnanosprings لديناميات الجزيئية (MD) المحاكاة. باستخدام نموذج MD من "بالجملة" زجاج السيليكا، واثنين من الإجراءات الحسابية لخلق بالضبط شكل nanoribbons وnanosprings يتم عرض. الأسلوب الأول يستخدم لغة البرمجة مفتوحة المصدر والبرمجيات AWK لنحت الأشكال المختلفة على نحو فعال من nanoribbons السيليكا من أنانموذج بالجملة nitial، وذلك باستخدام الأبعاد المطلوبة والمعادلات حدودي لتحديد الحلزون. مع هذا الأسلوب، يمكن أن تتولد دقيقة nanoribbons السيليكا يملك ثرواتها فئات لمجموعة من القيم وأبعاد الملعب. الطريقة الثانية تشمل على رمز أقوى مما يتيح مرونة في الهياكل النمذجة nanohelical. هذا النهج يستخدم ل++ رمز C مكتوبة خاصة لتنفيذ أساليب ما قبل الفحص، وكذلك المعادلات الرياضية لالحلزون، مما أدى إلى مزيد من الدقة والكفاءة عند إنشاء نماذج nanospring. باستخدام هذه الرموز، واضحة المعالم وقابلة للتطوير وnanoribbons nanosprings مناسبة لمحاكاة يملك ثرواتها فئات يمكن إنشاؤها على نحو فعال. قيمة مضافة في كل من رموز المصدر المفتوح هو أنها يمكن تكييفها لإعادة إنتاج هياكل حلزونية مختلفة ومستقلة من المواد. وبالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام واجهة المستخدم الرسومية MATLAB (GUI) لتعزيز التعلم من خلال التصور والتفاعل للمستخدم عام مع طائرات الهليكوبتر ذريهياكل كال. تطبيق واحد من هذه الأساليب هو دراسة حديثة من nanohelices عبر MD المحاكاة لأغراض حصاد الطاقة الميكانيكية.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويتم إنتاج النانو حلزونية عادة في المختبر باستخدام تقنيات ترسيب البخار الكيميائي 1-2، في حين تم الإبلاغ عن أساليب جديدة في الأدب 3. على وجه الخصوص وقد تم دراسة nanosprings وnanoribbons بسبب خصائصها المتميزة والتطبيقات الواعدة في أجهزة الاستشعار، والبصريات، والأجهزة الكهربائية والموائعية 4-7. وقد تم الإبلاغ عن أساليب تجميع لإنتاج السيليكا (شافي 2) nanoribbons، مما يجعل هذه الهياكل وحدات بنة المحتملة لأنظمة هرمية. تركيب رواية nanosprings السيليكا 3D توسعت طلباتهم الى chemiresistors عندما المغلفة مع أكسيد الزنك النانوية أو 8 لتطبيقات تشخيصية 9-10.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. إعداد الملفات NanospringCarver وبدء MATLAB على جهاز كمبيوتر لينكس

مصممة الخطوات التالية لمستخدم عام للاستفادة من الملفات المتوفرة على شبكة الإنترنت 26.

  1. فك ملف أرشيف nanosprings.tar.gz إلى "الوطن" المفضل أو دليل آخر.
    1. تحميل ملف أرشيف nanosprings.tar.gz من مستودع على شبكة الإنترنت 26.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وتظهر النماذج nanoribbon يملك ثرواتها فئات خلقت مع أول إجراء الحسابية (رمز nanoribbons) والأبعاد المرتبطة بها في الشكل 9. وترد نماذج nanospring الناتجة باستخدام الإجراء الحسابي الثاني (رمز nanosprings) والأبعاد المرتبطة في الشكل 10.

figure-results-1

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تعديل النهج الأصلي لإنشاء الهياكل nanohelical أدت إلى تطوير اثنين من رموز واضحة للسماح بإنشاء كلا nanoribbons وnanosprings من السيليكا بالجملة نموذج الزجاج MD الأولي. وقد تابعت التحقق من nanoribbon السيليكا وnanospring النماذج باستخدام حزم البرامج المختلفة 19-20، الذي أكد دقتها الأبعاد ضمن قدرة قياس البرامج. تم إجراء مقارنة بين nanosprings وnanoribbons أيضا تتراكب النماذج من الجانبين وزوايا مختلفة، مما أدى إلى التحقق الهندسة إضافي. كلتا الطريقتين الحسابية المتقدمة في هذ.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تعلن المؤلفون أنه ليس لديهم المصالح المالية المتنافسة.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب أود أن أشكر تيم أليس في جامعة كاليفورنيا الرحمة لمساعدته في هذا المشروع. برنامج NSF-القطع النقدية في UCM يدعم (كام) في الجزء الأول من هذا العمل. جائزة NSF-BRIGE دعمت المؤلفين (BND وكام)، وتوفير الأموال اللازمة لهذا العمل ونفقات السفر للمؤتمرات.

وترغب المجموعة البحثية أن نعترف في المقام الأول المؤسسة الوطنية للعلوم من أجل تمويل هذا العمل عن طريق منح BRIGE. ويستند هذه المواد على العمل بدعم من مؤسسة العلوم الوطنية في إطار منحة رقم 1032653.

....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
برنامج الحوسبة العددية MATLABMathworkshttp://www.mathworks.com/products/matlab/description1.html< / a>انظر مقدمة البروتوكول ومرجعه [24]
كود برنامج NanospringCarver والملفاتUC Merced - مفتوح المصدرhttp://tinyurl.com/qame8dj< / أ>انظر البروتوكول القسم 1 (الخطوة 1.2) والمرجع [26]
ملفات واجهة المستخدم الرسومية MATLABUC Merced - مفتوح المصدرhttp://tinyurl.com/qame8dj< / a>انظر البروتوكول القسم 1 (الخطوة 1.2) والمرجع [26]
ملف إدخال الزجاج السائب الذريUC Merced - مفتوحالمصدر http://tinyurl.com/qame8dj< / أ>انظر البروتوكول القسم 1 (الخطوة 1.2) والمرجع [26]
برنامج IFrIT للتصوربرنامج مفتوح المصدرhttp://sites.google.com/site/ifrithome/انظر البروتوكول القسم 3 والمرجع [19]
برنامج الديناميكيات الجزيئية LAMMPSمفتوح المصدرhttp://lammps.sandia.gov/< / أ>انظر القسم 4 والمرجع من البروتوكول [32]
برنامج

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Gao, P. X., et al. Conversion of zinc oxide nanobelts into superlattice-structured nanohelices. Science. 309 (5741), 1700-1704 (2005).
  2. McIlroy, D. N., Zhang, D., Kranov, Y., Norton, M. G. Nanosprings. Appl. Phys. Lett. 79 (10), 1540-1542 (2001).
  3. He, Y., et al.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

تصحيح

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Formal Correction: Erratum: Scalable Nanohelices for Predictive Studies and Enhanced 3D Visualization
Posted by JoVE Editors on 1/01/1970. Citeable Link.

A correction was made to Scalable Nanohelices for Predictive Studies and Enhanced 3D Visualization. Online article is missing its 29th author reference.

The reference section has added:

29. MathWorks. Use and create MATLAB MEX-files [Internet]. [Massachusetts]: MathWorks; [cited 2013 May 30]. Available from: http:// www.mathworks.com/help/matlab/call-mex-files-1.html (2014).

الوسوم

AWK C MATLAB

مقالات ذات صلة