Nanohelices escalables para estudios predictivos y mejorada visualización 3D

El objetivo general de este procedimiento es crear modelos atomísticos de helicoidales, nano resortes y nano cintas utilizando un código fuente abierto para dinámicas moleculares o simulaciones MD. Este video describe cómo preparar modelos de nano resortes de vidrio de sílice preparando primero un archivo de entrada de sílice atomístico a granel apropiado, junto con los archivos del programa de código abierto nano springing carver. El segundo paso es iniciar MATLAB en un PC Linux y utilizar la interfaz gráfica de usuario de nano springing carver para generar el modelo de nano springing deseado.

A continuación, los resultados del tallador de resortes nanos se verifican en un visualizador de código abierto. El paso final es utilizar los resultados en las simulaciones de tracción MD de resortes. En última instancia, se puede generar de manera efectiva una variedad de modelos nanohelicoidales bien definidos y escalables para simulaciones de MD hacia la investigación de innovación de materiales.

La primera vez que se me ocurrió la idea de usar este método fue cuando estaba realizando simulaciones dinámicas moleculares de nanoestructuras como nano cables y otras. Como sabrás, los materiales primaverales son muy abundantes en la naturaleza, por lo que es importante intentar estudiar dichas geometrías y especialmente para el simultáneo, para aplicaciones que tienen que ver con la recolección de energía, el almacenamiento de hidrógeno y la detección biológica y otras. Y actualmente hay paquetes comerciales y códigos disponibles en el mercado.

Sin embargo, están bastante limitados en los tipos de geometrías que se pueden crear. Y así, los modelos helicoidales optimistas no son fáciles de lograr. Por lo tanto, esperamos que este tipo de esfuerzos ayuden a futuros estudios que demuestren este procedimiento.

Los archivos utilizados en este video se proporcionan en línea en el sitio web del Grupo Dávila. Consulte el protocolo de texto que acompaña a este video para obtener la URL. Para comenzar, descargue el archivo de archivos nano springs dot tar dot gz del repositorio web.

Localice el archivo descargado y muévalo a un directorio de trabajo preferido. Titulado Documentos Slash Nanos Springs. Haga clic con el botón derecho del ratón en nano springs tar dot gz y seleccione extraer aquí.

En el menú contextual del botón derecho, verifique que todos los archivos necesarios estén presentes en el directorio actual. Consulte el protocolo de texto para obtener una lista de esos archivos y su propósito en el escritorio. Abra una ventana de terminal y cambie el directorio a la carpeta en la que se extrajeron los archivos del proyecto de Nano Springs.

A continuación, ejecute el comando para compilar el binario para el sistema escribiendo me Nano Springs, me CPP Point cpp. A continuación, inicie MATLAB escribiendo MATLAB en la línea de comandos utilizando los archivos proporcionados en línea. Abra la guía en MATLAB haciendo clic en el icono de la guía en el área superior izquierda de la barra de herramientas.

Para mostrar una nueva ventana con la guía de inicio rápido. Utilice la pestaña pegajosa abierta existente para modificar una figura existente. Haga clic en el botón Examinar para buscar la figura pegajosa existente que se va a modificar.

Después de seleccionar el archivo de la figura, haga clic en abrir en ambas ventanas para mostrar una nueva ventana con la figura pegajosa para ejecutar la figura pegajosa, haga clic en ejecutar en el menú de herramientas. Y sí, cuando una ventana emergente pregunta si se debe guardar la figura antes de ejecutarla, se muestra la sustancia pegajosa modificada. Para configurar primero la ejecución del ejemplo, haga clic en el botón seleccionar archivo de modelo de entrada en la parte superior de la sustancia pegajosa y navegue hasta el archivo IP del cubo de vidrio.

Después de seleccionar el archivo de entrada, la ruta hacia él debería aparecer en la ventana pegajosa a la derecha del botón del archivo de modelo de entrada seleccionado. A continuación, vaya a la sección del modelo de salida y utilice el botón Examinar para buscar y seleccionar el directorio para guardar el modelo de salida. Ejecute el ejemplo usando los parámetros de resorte dados presionando el botón de ejecución pegajoso.

En la retroalimentación de MATLAB, verifique el número de átomos de entrada seleccionados para el modelo de muelle y los parámetros del modelo de muelle. Una vez finalizada la pegajosa interfaz, realice ejecuciones sucesivas haciendo clic con el botón derecho del ratón en el punto M de nano springs en la ventana de la carpeta actual de MATLAB y seleccionando ejecutar. Para que aparezca la interfaz pegajosa directamente para visualizar y verificar los modelos de resorte de salida creados por nano springing carver.

Utilice la interfaz gráfica de usuario de MATLAB de nano springing carver para generar archivos como antes para introducirlos en el programa de visualización. Mida las distancias en los modelos de resorte y haga un registro de ellas. Compare los datos medidos con las dimensiones de resorte deseadas y verifique la precisión del modelo de resorte para usar los modelos de resorte creados por nano springing carver como entrada para un código convencional de dinámica molecular de código abierto.

Primero, descargue la última versión del programa de dinámica molecular de código abierto. Lámparas, determine las dimensiones del modelo de nano resorte deseado para preparar el modelo inicial de vidrio de sílice a granel apropiado. A continuación, cree el modelo de nano muelle deseado utilizando la interfaz gráfica de usuario de MATLAB de nano springing carver.

Al igual que antes, realice simulaciones de tracción en el nanomuelle deseado estirando el modelo. Produzca axialmente un video representativo del modelo de resorte de nanos que se estira para su visualización y análisis. Los métodos computacionales presentados en este procedimiento permiten la creación de sílice, nano resortes y nano cintas adecuadas para simulaciones atomísticas.

Aquí se muestra un modelo atomístico de una nano cinta de silicio con un radio de nano cinta de 1,07 nanómetros, un radio de hélice de 5,37 nanómetros y un paso de 7,16 nanómetros. Las instantáneas ilustran distintas vistas de la nanoestructura. Esta figura muestra diferentes vistas de un modelo atomístico de un nanoresorte de silicio con un radio de cable de 1,07 nanómetros, un radio de hélice de 4,29 nanómetros y un paso de 4,29 nanómetros.

Después de ver este video, la gente debería esperar poder crear un nano resorte helicoidal utilizando este código fuente abierto que desarrollamos para futuras simulaciones dinámicas moleculares. En resumen, los métodos que se presentaron en este video facilitarán a cualquier persona el estudio de la nólítica a través de simulaciones, y de esa manera, serán posibles estudios de características que incluyan el diseño de nanodispositivos.