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Posted in | Nanoanalysis

Il Fisico Mette A Punto il Metodo per la Calcolazione i Moti e delle Forze di Migliaia di Atomi Simultaneamente

Published on November 3, 2009 at 5:44 PM

Un fisico teorico al National Institute of Standards and Technology (NIST) ha messo a punto un metodo per la calcolazione i moti e delle forze di migliaia di atomi simultaneamente sopra una più vasta gamma di cronologie genealogiche che precedentemente possibili. Il metodo sormonta un intervallo di tempo di lunga durata nella modellistica i materiali del nanometro-disgaggio e dei molti altri sistemi fisici, chimici e biologici ai livelli atomici e molecolari.

Simulazione di Colorized di che cosa accade pianamente agli atomi 1100 di carbonio lamiera sottile in un `' di graphene circa 20 microsecondi dopo che l'atomo centrale è mosso leggermente verso l'alto. I colori viola Più Scuri indicano gli atomi che sono caduto sotto la loro posizione originale, mentre i colori più verde chiaro mostrano dove gli atomi sono aumentato. Credito: V.K. Tewary/NIST

Il nuovo technique* matematico può migliorare significativamente la modellistica dei trattamenti del atomico-disgaggio che spiegano col passare del tempo, quali le vibrazioni in un cristallo. Le tecniche Convenzionali di dinamica (MD) molecolare possono modellare esattamente i trattamenti che si presentano negli incrementi misurati nei picosecondi ai femtosecondi (trilionesimi ai quadrillionths di un secondo). Altre tecniche possono essere usate per i periodi più lunghi per modellare i materiali alla rinfusa ma non al livello molecolare. La nuova tecnica del NIST può accedere a questo tempo maggiore disgaggio-nell'intervallo critico a partire dai nanosecondi ai microsecondi (billionths ai millionths di un secondo) - al livello molecolare. Gli Scienziati possono ora misurare e capire che cosa accade ai punti chiave a tempo che non erano precedentemente accessibili ed in tutto la gamma completa di cronologie genealogiche di interesse in MD, dice il rivelatore Vinod Tewary.

La Modellistica dei beni materiali e dei trattamenti fisici è un aiuto e un supplemento apprezzati agli studi teorici e sperimentali, in parte perché gli esperimenti sono molto difficili al nanoscale. I calcoli di MD sono basati solitamente sulla fisica di diversi atomi o molecole. Questo approccio tradizionale è limitato non solo dalla cronologia genealogica, ma anche dalla dimensione di sistema. Non può essere estendere ai trattamenti che comprendono migliaia di atomi o più perché gli odierni supercomputer-cannot computer-uguali trattano miliardi di punti di tempo richiesti, Tewary dice. Al Contrario, il suo nuovo metodo comprende “una funzione Green,„ un approccio matematico che può calcolare lo stato di sistema molto grande sopra le cronologie genealogiche flessibili ad un singolo punto. Quindi, sormonta il problema di portata di sistema come pure l'intervallo di tempo.

Tewary ha illustrato la nuova tecnica su due problemi. Ha mostrato come un impulso che si propaga attraverso una serie di atomi, iniziata muovendo l'atomo medio, potrebbe essere modellato per appena alcuni femtosecondi con il MD convenzionale, mentre il metodo del NIST funziona per parecchi microsecondi. Tewary egualmente ha calcolato come le ondulazioni si propagano in 1.100 atomi di carbonio in una lamiera sottile di graphene per i periodi fino a circa 45 microsecondi, un problema che non potrebbe essere risolto precedentemente. Ha pensato Normalmente come a lamiera piana statica, gli atomi nel graphene realmente devono ondeggiare in qualche modo per rimanere stabili e le nuove manifestazioni di tecnica come queste ondulazioni si propagano. (See che accompagna immagine e film). Essendo Fatto Di interamente gli atomi di carbonio, il graphene è un materiale di cristallo recentemente scoperto del favo che può essere un conduttore eccezionale per i collegare ed altre componenti nell'elettronica del nanoscale.

La nuova tecnica del NIST si pensa che permetta alla modellistica di molti altri trattamenti che si presentano alle cronologie genealogiche di nano ai microsecondi, quali formazione e la crescita di difetti, la conduzione del calore, la diffusione ed il danno da radiazione in materiali. La tecnica ha potuto migliorare i risultati in molti campi differenti, dalla modellistica delle nanotecnologie nuove nella fase di progetto a simulare il danno da radiazione “da una bomba sporca„ col passare del tempo.

I ricercatori del NIST pianificazione scrivere un programma che codifica la nuova tecnica per metterla a disposizione di altri utenti.

* V.K. Tewary. Cronologia genealogica d'Estensione nelle simulazioni di dinamica molecolare: propagazione delle ondulazioni nel graphene. Rassegna Fisica B, Volume 80, No. 16. 22 ottobre 2009 online Pubblicato.

Contatto di Media: Laura Ost, laura.ost@nist.gov, (301) 497-4880 (301) 497-4880

Last Update: 13. January 2012 13:23

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