nanohelical 구조의 정확한 모델링은 새로운 나노 기술의 응용으로 이어지는 예측 시뮬레이션 연구에 중요하다. 현재 소프트웨어 패키지와 코드는 원자의 나선형 모델을 만드는 데 제한됩니다. 우리는 시뮬레이션 원자의 nanohelical 모델을 만들 수 있도록 설계 두 가지 절차를 제시하고, 그래픽 인터페이스는 시각화를 통해 연구를 강화하기 위해.
이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.
이 논문에서
정오 공지
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
요약
초록
봄 같은 재료는 자연과 에너지 수확, 수소 저장, 생물 감지 애플리케이션을위한 나노 기술에 대한 관심이 유비쿼터스입니다. 예측 시뮬레이션을 위해, 정확하게 nanohelices의 구조를 모델링 할 수 있도록 점점 더 중요 해지고있다. 하나는 현실적인 모델을 개발해야 이러한 복잡한 형상의 속성에 지역 구조의 효과를 연구합니다. 지금까지 소프트웨어 패키지는 오히려 원자의 나선형 모델을 만드는 데 제한됩니다. 이 작품은 분자 역학 (MD) 시뮬레이션 원자의 실리카 유리의 모델 (그런가 2) 나노 리본 및 나노 스프링을 생산에 초점을 맞추고있다. "벌크"석영 유리, 두 계산 절차 MD 모델을 사용하여 정확하게 나노 리본 및 나노 스프링의 형상을 만드는 것이 제시된다. 첫 번째 방법은 효과적으로 전에서 실리카 나노 리본의 다양한 모양을 개척 할 수있는 AWK 프로그래밍 언어와 오픈 소스 소프트웨어를 사용헬릭스를 정의하는 치수 및 원하는 매개 방정식을 사용 nitial 벌크 모델. 이 방법으로, 정확한 원자의 실리카 나노 리본은 피치 값과 치수의 범위에 대해 생성 될 수있다. 두 번째 방법은 모델링 nanohelical 구조에 유연성을 더 강력한 코드를 포함한다. 이 접근법은 특히 나노 스프링 모델을 생성 할 때보다 정밀도와 효율이 사전 스크리닝 방법뿐만 아니라 나선 대한 수학 방정식을 구축하기 위해 작성한 C ++ 코드를 이용한다. 이러한 코드를 사용하여, 잘 정의 및 원자 적 시뮬레이션에 적합한 확장 나노 리본 및 나노 스프링이 효과적으로 생성 될 수있다. 모두 오픈 소스 코드에서의 부가 가치들은 재료의 독립적 인 다른 나선 구조를 재생하도록 구성 될 수 있다는 것이다. 또한, MATLAB 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI)를 원자 적 헬리와 일반 사용자의 시각화 및 상호 작용을 통해 학습을 향상 시키는데 사용되는CAL 구조. 다음 방법 중 하나를 응용 프로그램이 기계적 에너지 수확을 위해 MD 시뮬레이션을 통해 nanohelices의 최근 연구이다.
서론
새로운 접근법은 문헌 3에보고되었지만 헬리컬 나노 구조물은 일반적으로 화학 기상 증착 기술 1-2하여 실험실에서 제조된다. 특히 나노 스프링 및 나노 리본 때문에 자신의 고유 한 특성과 센서, 광학, 기계 및 전기 및 유체 장치 4-7에서 유망한 응용 프로그램으로 연구되어왔다. 합성 방법은 계층 적 시스템에 대한 이러한 구조 잠재적 인 빌딩 블록 단위 만들기, 실리카 (SiO2로) 나노 리본을 생성하는 것으로보고되었다. 진단 응용 프로그램에 9-10에 대한 ZnO의 8 또는 나노 입자로 코팅 할 때 3D 실리카 나노 스프링의 소설 합성 화학 저항기에 응용 프로그램을 확장했다.
실리카 나노 스프링 및 나노 리본의 기계적 특성에 대한 실험적 연구는 주로 조작 및 시험 방법 및 산업 장비에서의 전류 제한으로 부족NT. 나노 구조 및 나노 스프링의 나노 기계에 대한 조사는 이론과 시뮬레이션 11-14을 사용하여보고 된 바있다. 그들이 실험을 통해 완전히 빠지지 정권을 탐험 할 수 있기 때문에 일부 시뮬레이션 (13)는 비정질 나노 스프링의 나노 기계 행동에 초점을 맞추고있다. 금속 나노 스프....
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
프로토콜
1. NanospringCarver 파일 준비 및 리눅스 PC에 MATLAB 시작
다음 단계 (26)을 온라인으로 제공되는 파일을 사용할 수 있도록 일반 사용자 용으로 설계된다.
- "홈"또는 다른 원하는 디렉토리에 nanosprings.tar.gz 파일의 압축 파일을 푼다.
- 웹 저장소 (26)에서 nanosprings.tar.gz 파일 아카이브를 다운로드합니다.
- 다운로드 한 압축 파일을 찾아 "문서 / 나노 스프링"라는 선호하는 작업 디렉토리로 이동합니다.
- nanosprings.tar.gz을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 상황에 맞는 메뉴에서 "여기 추출"을 선택합니다.
- 필요한 모든 파일이 현재 디렉토리에 있는지 확인합니다. 그 파일과 목적은 다음의 목록 :
메이크 - 수동 nanosprings.cpp 및 Point.cpp에 대한 컴파일 파일 관리
Nanosprings.fig -MATLAB GUI 내부
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
결과
제 계산 절차 (나노 리본 코드)로 작성된 원자의 나노 리본 모델과 연관된 치수는도 9에 도시되어있다. 제 계산 절차 (나노 스프링 코드) 및 관련 치수를 이용하여 생성 된 나노 스프링 모델은도 10에 도시되어있다.
그림 9. 원자의 원하는 크기로 실리카 나노 리본의 모델 : R (나노 리본 반경) = 1.07 nm의, R (나선의 반경) = 5.37 nm의, 그리고 P (피치) = 7.16 nm의. - (f)는 대각선 뷰 (a) 평면도, (b) 측면도, (c)의 추가 회전에 측.......
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
토론
원래의 접근 방식의 수정은 초기 대량 실리카 유리 MD 모델에서 모두 나노 리본 및 나노 스프링의 작성을 허용하는 두 가지 코드의 개발을 주도 nanohelical 구조를 만들 수 있습니다. 실리카 나노 리본 및 나노 스프링 모델 검증 프로그램의 측정 능력 내에서 치수 정밀도를 확인 다른 소프트웨어 패키지 19-20을 사용하여 추진 하였다. 나노 스프링 및 나노 리본의 비교도 추가 형상 검증 결과 다른 측면과 각도에서 모델을 중첩에 의해 수행되었다. 때문에 다른 물질로부터 모델링 nanohelical 구조에있는 대량 재료 모델의 크기와 사용 가능성과 사용을위한 자신의 확장 성 부가가치 별개의 방식으로 나선형 나노 구조를 만들어이 프로젝트에서 개발 된 두 계산 방법. 여기에 제시된 얻어진 모델은 검출 가능한 아티팩트가없는 보였다 (a원하는 nanohelical 구조에서 누락 톰스) 메소드를 사용하여 생성. 또한, 본 연구에서 개발 된 계산 방법은 단순히 나선을 형성 사인 및 코사인 함수의 순서를 반전시킴으로써.......
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
공개 사항
저자는 그들이 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.
감사의 글
저자는이 프로젝트에 그의 도움을 UC 머 시드에서 팀 알리스 감사드립니다. UCM에서 NSF-동전 프로그램은이 작업의 초기 부분에 (KAM)을 지원. NSF-Brige의 수상 회의에이 작품과 여행 경비에 대한 자금을 제공, 공동 저자 (BND와 KAM)을 지원.
연구 그룹은 Brige의 수상을 통해이 일을 자금을 주로 국립 과학 재단 (National Science Foundation)을 인정하기를 기원합니다. 이 자료는 그랜트 번호 1,032,653 아래에있는 국립 과학 재단 (National Science Foundation)에서 지원 작업에 기초한다.
....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| MATLAB 수치 연산 소프트웨어 | Mathworks | http://www.mathworks.com/products/matlab/description1.html | 프로토콜 소개 및 참조 참조 [24] |
| NanospringCarver 프로그램 코드 및 파일 | UC Merced - 오픈 소스 | http://tinyurl.com/qame8dj | 프로토콜 섹션 1 (단계 1.2) 및 참조 [26] |
| MATLAB GUI 파일 | 참조 UC Merced - 오픈 소스 | http://tinyurl.com/qame8dj | 프로토콜 섹션 1 (단계 1.2) 및 참조 [26] |
| Atomistic bulk glass input file | UC Merced - open source | http://tinyurl.com/qame8dj | 프로토콜 섹션 1(단계 1.2) 및 참조 [26] |
| IFrIT 시각화 소프트웨어 | 오픈 소스 소프트웨어 | http://sites.google.com/site/ifrithome/ | 프로토콜 섹션 3 및 참조 참조 [19] |
| LAMMPS molecular dynamics software | 오픈 소스 소프트웨어 | http://lammps.sandia.gov/ | 프로토콜 섹션 4 및 참조 [32] 참조 |
참고문헌
- Gao, P. X., et al. Conversion of zinc oxide nanobelts into superlattice-structured nanohelices. Science. 309 (5741), 1700-1704 (2005).
- McIlroy, D. N., Zhang, D., Kranov, Y., Norton, M. G. Nanosprings. Appl. Phys. Lett. 79 (10), 1540-1542 (2001).
- He, Y., et al.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재인쇄 및 허가
정오
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).
