Масштабируемые Nanohelices для интеллектуального исследований и Enhanced 3D визуализация

Общая цель этой процедуры заключается в создании атомистических моделей спиральных, нанопружин и нанолент с использованием открытого исходного кода для молекулярной динамики или MD-моделирования. В этом видео описывается, как подготовить модели нанопружинения из кварцевого стекла, сначала подготовив соответствующий входной файл атомистического объемного кремнезема, а также программные файлы с открытым исходным кодом для резчика нанопружин. Второй шаг — запустить MATLAB на ПК с Linux и использовать графический пользовательский интерфейс nano springing carver для создания желаемой модели nano springing.

Затем результаты резчика нано-пружин проверяются в визуализаторе с открытым исходным кодом. Заключительным этапом является использование результатов в моделировании растяжения пружин MD. В конечном счете, можно эффективно создавать различные четко определенные и масштабируемые наноспиральные модели для MD-моделирования и исследования инноваций в области материалов.

Впервые идея использования этого метода пришла мне в голову, когда я проводил молекулярно-динамическое моделирование наноструктур, таких как нанопровода и другие. Как вы, возможно, знаете, пружиноподобные материалы очень распространены в природе, и поэтому важно попробовать и изучить такую геометрию, особенно для одновременной печати, для приложений, связанных с сбором энергии, хранением водорода, биологическим зондированием и другими. И в настоящее время на рынке доступны коммерческие пакеты и коды.

Тем не менее, они довольно ограничены в типах геометрии, которую вы можете создать. И поэтому оптимистичные винтовые модели не так уж и просты в реализации. Поэтому мы надеемся, что такого рода усилия помогут будущим исследованиям, демонстрирующим эту процедуру, будет Макс Ларнер, аспирант в моей лаборатории.

Файлы, использованные в этом видео, доступны в Интернете на веб-сайте Davila Group. URL-адрес см. в текстовом протоколе, прилагаемом к этому видео. Для начала скачайте файловый архив nano springs dot tar dot gz из веб-репозитория.

Найдите загруженный архив и переместите его в предпочитаемый рабочий каталог. Озаглавленные «Документы слэш Нанос Спрингс». Щелкните правой кнопкой мыши nano springs tar dot gz и выберите extract здесь.

В контекстном меню правой кнопкой мыши убедитесь, что все необходимые файлы присутствуют в текущем каталоге. Список этих файлов и их назначение на рабочем столе см. в текстовом протоколе. Откройте окно терминала и измените директорию на папку, в которую были распакованы файлы проекта Nano Springs.

Затем выполните команду для компиляции двоичного файла для системы, набрав me Nano Springs, me CPP Point cpp. Затем запустите MATLAB, набрав MATLAB в командной строке, используя файлы, предоставленные в Интернете. Откройте руководство в MATLAB, нажав на значок руководства в верхней левой области панели инструментов.

Чтобы отобразить новое окно с кратким руководством по эксплуатации. Используйте вкладку «Открыть существующую», чтобы изменить существующую фигуру. Нажмите на кнопку обзора, чтобы найти существующую липкую фигурку, которую нужно изменить.

После выбора файла рисунка нажмите «Открыть» в обоих окнах, чтобы отобразить новое окно с липкой фигуркой, чтобы запустить липкую, нажмите «Выполнить» в меню инструментов. И да, когда всплывающее окно спрашивает, следует ли сохранить фигурку перед запуском нового, в окне отображается измененная картина. Чтобы сначала настроить запуск примера, нажмите кнопку выбора входного файла модели в верхней части липкого и перейдите к IP-файлу стеклянного куба.

После выбора входного файла путь к нему должен появиться в липком окне справа от кнопки выбранного файла входной модели. Затем перейдите в раздел выходной модели и используйте кнопку обзора для поиска и выбора каталога для сохранения выходной модели. Запустите пример, используя заданные параметры пружины, нажав кнопку «Бег».

В обратной связи MATLAB проверьте количество входных атомов, выбранных для модели пружины, и параметры модели пружины. После того, как интерфейс будет завершен, выполните последовательные запуски, щелкнув правой кнопкой мыши по нанопружинам точки M в окне текущей папки MATLAB и выбрав «Выполнить». Чтобы вызвать липкий интерфейс напрямую, визуализируйте и проверьте выходные модели пружин, созданные резчиком с нанопружинами.

Используйте графический интерфейс пользователя MATLAB для создания файлов, как и раньше, для ввода в программу визуализации. Измерьте расстояния в весенних моделях и запишите их. Сравните измеренные данные с желаемыми размерами пружины и проверьте точность модели пружины, чтобы использовать модели пружин, созданные с помощью nano springing carver, в качестве входных данных для обычного кода молекулярной динамики с открытым исходным кодом.

Во-первых, загрузите последнюю версию программы молекулярной динамики с открытым исходным кодом. Лампы, определите размеры желаемой нанопружинящей модели с целью подготовки соответствующей исходной объемной модели из кварцевого стекла. Затем создайте желаемую модель нанопружинения с помощью графического интерфейса резчика нанопружинок MATLAB.

Как и раньше, выполните моделирование растяжения на желаемой нанопружине путем растяжения модели. В осевом направлении создайте репрезентативное видео растягивающейся нанопружинящей модели для визуализации и анализа. Вычислительные методы, представленные в этой процедуре, позволяют создавать диоксид кремния, нанопружины и наноленты, пригодные для атомистического моделирования.

Здесь показана атомистическая модель кремниевой наноленты с радиусом наноленты 1,07 нм, радиусом спирали 5,37 нм и шагом 7,16 нм. Снимки иллюстрируют различные виды наноструктуры. На этом рисунке показаны различные виды атомистической модели кремниевого нанопружинящего устройства с радиусом проволоки 1,07 нанометра, радиусом спирали 4,29 нанометра и шагом 4,29 нанометра.

После просмотра этого видео люди должны ожидать, что смогут создать спиральные нанопружины, используя этот открытый исходный код, который мы разработали для будущих молекулярно-динамических симуляций. Подводя итог, можно сказать, что методы, представленные в этом видео, облегчат изучение нанолизиса с помощью симуляций, и таким образом станут возможными исследования функций, которые включают в себя проектирование наноустройств.