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Posted in | Nanoanalysis

El Físico Desarrolla el Método para Calcular Movimientos y Fuerzas de Millares de Átomos Simultáneamente

Published on November 3, 2009 at 5:44 PM

Un físico teórico en el National Institute of Standards and Technology (NIST) ha desarrollado un método para calcular los movimientos y las fuerzas de millares de átomos simultáneamente sobre una gama más amplia escala de tiempo que previamente posible. El método vence una prolongada separación de cronometraje en el modelado de los materiales de la nanómetro-escala y de muchos otros sistemas físicos, químicos y biológicos en los niveles atómicos y moleculares.

Simulación de Colorized de qué suceso a los átomos 1100 de carbón en hoja de un ` completamente' del graphene cerca de 20 microsegundos después de que el átomo central se mueve ligeramente hacia arriba. Colores violetas Más Oscuros indican los átomos que han caído debajo de su posición original, mientras que los colores más verdes claros muestran adonde han subido los átomos. Haber: V.K. Tewary/NIST

El nuevo technique* matemático puede mejorar importante el modelado de los procesos de la atómico-escala que revelan en un cierto plazo, por ejemplo vibraciones en un cristal. Las técnicas Convencionales de la dinámica (MD) molecular pueden modelar exactamente los procesos que ocurren en los incrementos medidos en picosegundos a los femtosegundos (trillonésimos a los quadrillionths de un segundo). Otras técnicas se pueden utilizar durante períodos más largos para modelar los materiales a granel pero no en el nivel molecular. La nueva técnica del NIST puede llegar hasta este un tiempo más largo escala-en el rango crítico a partir de nanosegundos a los microsegundos (billionths a los millionths de un segundo) - en el nivel molecular. Los Científicos pueden ahora medir y entender qué suceso en los puntos claves a tiempo que no eran previamente accesibles, y en el espectro completo escala de tiempo del interés en DOCTOR EN MEDICINA, dice el revelador Vinod Tewary.

El Modelado de propiedades materiales y de procesos físicos es un socorro y un suplemento valiosos a los estudios teóricos y experimentales, en parte porque los experimentos son muy difíciles en el nanoscale. Basan al DOCTOR EN MEDICINA cálculos generalmente en la física de átomos o de moléculas individuales. Esta aproximación tradicional es limitada no sólo por escala de tiempo, pero también por talla de sistema. No puede ser ampliada a los procesos que implican millares de átomos o más porque los superordenadores-cannot ordenador-uniformes de hoy manejan los mil millones de pasos de progresión de tiempo requeridos, Tewary dice. Por El Contrario, su nuevo método incorpora una “función De Green,” una aproximación matemática que pueda calcular la condición de un sistema muy grande sobre escala de tiempo flexibles en un único paso de progresión. Así, vence el problema de la talla de sistema así como la separación de cronometraje.

Tewary ilustró la nueva técnica en dos problemas. Él mostró cómo un pulso que propagaba a través de una cadena de átomos, iniciada moviendo el átomo central, se podría modelar para apenas algunos femtosegundos con DOCTOR EN MEDICINA convencional, mientras que el método del NIST trabaja por varios microsegundos. Tewary también calculaba cómo las ondulaciones propagan en 1.100 átomos de carbón en una hoja del graphene durante períodos hasta cerca de 45 microsegundos, un problema que no se podría resolver previamente. Pensó Normalmente en como hoja plana estática, los átomos en graphene deben ondular real de alguna manera para seguir siendo estables, y las nuevas demostraciones de la técnica cómo estas ondulaciones propagan. (See que acompaña imagen y película). Consistiendo totalmente en los átomos de carbón, el graphene es un material cristalino recientemente descubierto del panal que puede ser un conductor excepcional para los cables y otros componentes en electrónica del nanoscale.

Se prevee que la nueva técnica del NIST active el modelado de muchos otros procesos que ocurran en escala de tiempo de nano a los microsegundos, tales como formación e incremento de defectos, conducción del daño del calor, de la difusión y de radiación en materiales. La técnica podía mejorar resultados en muchos diversos campos, del modelado de nuevas nanotecnologías en el escenario de diseño a simular el daño de radiación de una “bomba sucia” en un cierto plazo.

Los investigadores del NIST proyectan escribir un programa informático que codifica la nueva técnica para ponerla a disposición otros utilizadores.

* V.K. Tewary. Escala de tiempo Que Extiende en simulaciones de la dinámica molecular: propagación de ondulaciones en graphene. Revista Física B, Vol. 80, No. 16. 22 de octubre de 2009 en línea Publicado.

Contacto de los Media: Laura Ost, laura.ost@nist.gov, (301) 497-4880 (301) 497-4880

Last Update: 13. January 2012 12:15

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