Nanoespirais escaláveis ​​para estudos de previsão e melhor visualização 3D

O objetivo geral deste procedimento é criar modelos atomísticos de helicoidais, nano molas e nano fitas usando um código-fonte aberto para dinâmica molecular ou simulações de MD. Este vídeo descreve como preparar modelos de nano molas de vidro de sílica preparando primeiro um arquivo de entrada de sílica atomística em massa apropriado, juntamente com os arquivos de programa de escultor de nano molas de código aberto. A segunda etapa é iniciar o MATLAB em um PC Linux e usar a interface gráfica do usuário do nano escultor de molas para gerar um modelo de nano mola desejado.

Em seguida, os resultados do escultor de nanos são verificados em um visualizador de código aberto. A etapa final é usar os resultados em simulações de tração MD de molas. Em última análise, uma variedade de modelos nano helicoidais bem definidos e escaláveis pode ser efetivamente gerada para simulações de MD em direção à pesquisa de inovação de materiais.

Eu tive a ideia de usar esse método quando estava realizando simulações dinâmicas moleculares de nanoestruturas, como nanofios e outros. Como você deve saber, materiais semelhantes a molas são muito abundantes na natureza, e por isso é importante tentar estudar essas geometrias e especialmente para simul, para aplicações que têm a ver com coleta de energia, armazenamento de hidrogênio e sensoriamento biológico e outros. E atualmente existem pacotes e códigos comerciais disponíveis no mercado.

No entanto, eles são bastante limitados nos tipos de geometrias que você pode criar. E assim os modelos helicoidais otimistas não são facilmente fáceis, fáceis de realizar. Portanto, esperamos que esse tipo de esforço ajude estudos futuros que demonstrem que esse procedimento será Max Larner, que é um estudante de pós-graduação em meu laboratório.

Os arquivos usados neste vídeo são fornecidos online no site do Davila Group. Consulte o protocolo de texto que acompanha este vídeo para obter o URL. Para começar, baixe o arquivo de arquivo nano springs dot tar dot gz do repositório da web.

Localize o arquivo baixado e mova-o para um diretório de trabalho preferido. Documentos intitulados cortam Nanos Springs. Clique com o botão direito do mouse em nano springs tar dot gz e selecione extrair aqui.

No menu de contexto do botão direito, verifique se todos os arquivos necessários estão presentes no diretório atual. Consulte o protocolo de texto para obter uma lista desses arquivos e sua finalidade na área de trabalho. Abra uma janela de terminal e altere o diretório para a pasta na qual os arquivos de projeto do Nano Springs foram extraídos.

Em seguida, execute o comando para compilar o binário para o sistema digitando me Nano Springs, me CPP Point cpp. Em seguida, inicie o MATLAB digitando MATLAB na linha de comando usando os arquivos fornecidos online. Abra o guia no MATLAB clicando no ícone do guia na área superior esquerda da barra de ferramentas.

Para exibir uma nova janela com o guia de início rápido. Use a guia aberta existente para modificar uma figura existente. Clique no botão de navegação para procurar a figura pegajosa existente a ser modificada.

Depois de selecionar o arquivo de figura, clique em abrir em ambas as janelas para exibir uma nova janela com a figura pegajosa para executar o clique pegajoso em executar no menu de ferramentas. E sim, quando uma janela pop-up pergunta se a figura deve ser salva antes de executar uma nova janela exibe o gooey modificado. Para configurar a execução do exemplo primeiro, clique no botão selecionar arquivo de modelo de entrada na parte superior do gooey e navegue até o arquivo IP do cubo de vidro.

Depois de selecionar o arquivo de entrada, o caminho para ele deve aparecer na janela pegajosa à direita do botão de arquivo de modelo de entrada selecionado. Em seguida, navegue até a seção do modelo de saída e use o botão procurar para procurar e selecionar o diretório para salvar o modelo de saída. Execute o exemplo usando os parâmetros de mola fornecidos pressionando o botão de execução pegajoso.

No feedback do MATLAB, verifique o número de átomos de entrada selecionados para o modelo de mola e os parâmetros do modelo de mola. Assim que a interface pegajosa for finalizada, execute execuções sucessivas clicando com o botão direito do mouse em nano springs dot M na janela da pasta atual do MATLAB e selecionando executar. Para abrir a interface pegajosa diretamente para visualizar e verificar os modelos de mola de saída criados pelo entalhador de nano molas.

Use a GUI do MATLAB do entalhador de nano molas para gerar arquivos como antes para entrada no programa de visualização. Meça distâncias nos modelos de mola e faça um registro delas. Compare os dados medidos com as dimensões desejadas da mola e verifique a precisão do modelo de mola para usar os modelos de mola criados pelo escultor de nano molas como entrada para um código convencional de dinâmica molecular de código aberto.

Primeiro, baixe a versão mais recente do programa de dinâmica molecular de código aberto. Lâmpadas, determinam as dimensões do modelo de nano mola desejado para preparar o modelo inicial de vidro de sílica a granel apropriado. Em seguida, crie o modelo de nano mola desejado usando o escultor de nano molas MATLAB gui.

Como antes, execute simulações de tração na nano mola desejada esticando o modelo. Produza axialmente um vídeo representativo do modelo de mola nanos sendo esticado para visualização e análise. Os métodos computacionais apresentados neste procedimento permitem a criação de sílicas, nano molas e nano fitas adequadas para simulações atomísticas.

Aqui é mostrado um modelo atomístico de uma nano fita de silício com um raio de nano fita de 1,07 nanômetros, um raio de hélice de 5,37 nanômetros e um passo de 7,16 nanômetros. Os instantâneos ilustram visões distintas da nanoestrutura. Esta figura mostra diferentes visões de um modelo atomístico de uma nano mola de silício com um raio de fio de 1,07 nanômetros, um raio de hélice de 4,29 nanômetros e um passo de 4,29 nanômetros.

Depois de assistir a este vídeo, as pessoas devem esperar ser capazes de criar nano molas helicoidais usando este código-fonte aberto que desenvolvemos para futuras simulações de dinâmica molecular. Em resumo, os métodos apresentados neste vídeo facilitarão qualquer pessoa a estudar a nanolise por meio de simulações e, dessa forma, serão possíveis estudos de recursos que incluam o design de nano dispositivos.