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Posted in | Nanoanalysis

物理学者はたくさんの原子の動きそして力を同時に計算するための方法を開発します

Published on November 3, 2009 at 5:44 PM

国立標準技術研究所 (NIST) の理論的な物理学者は前に可能よりより広い範囲の時間目盛にたくさんの原子の動きそして力を同時に計算するための方法を開発しました。 方法は原子および分子レベルでナノメータースケール材料および他の多くの物理的な、化学生物系の模倣の長年の時間の空白を克服します。

中央原子がわずかに上向きに移動された約 20 マイクロ秒後」 graphene のシートきっかりの ` の 1100 の炭素原子がどうなるか Colorized のシミュレーション。 より暗いすみれ色カラーは原子がどこに上がったか薄緑のカラーが示す一方、通常位置の下で落ちた原子を明記します。 信用: V.K. Tewary/NIST

新しい数学 technique* はかなり一定時間にわたり開く水晶の振動のような原子スケールプロセスの模倣を改善できます。 慣習的な分子動力学法の (MD)技術は正確にフェムト秒 (秒の quadrillionths への trillionths) にピコ秒に測定される増分に発生するプロセスを模倣できます。 長期に第一次製品を模倣するのにない分子レベルで他の技術が使用することができます。 新しい NIST の技術は秒の millionths) にナノ秒からマイクロ秒 (billionths へので… - 分子レベルこれらの重大な範囲スケールのアクセスできます長い時間。 科学者は今測定し、こと以前アクセス可能ではなかった、そして MD の興味の時間目盛の完全なスペクトル、言う Vinod Tewary 開発者を起こる全体の主時点で理解できます。

物質的な特性および物理的なプロセスの模倣は一部には理論的な、実験調査へ実験が nanoscale で非常に困難であるので貴重な援助および補足、です。 MD の計算は通常個々の原子または分子の物理学に基づいています。 この従来のアプローチは時間目盛によってだけ、またシステムの大きさによって限定されます。 それはたくさんの原子を含むプロセスに伸ばすことができませんまたは今日のコンピュータ均一なスーパーコンピュータcannot が必要な時間ステップの十億を扱うので多くと Tewary 言います。 対照によって、彼の新しい方法は 「グリーン機能をシングル・ステップの適用範囲が広い時間目盛上の非常に大型システムの状態を計算できる」、数学アプローチ組み込みます。 従って、それはシステムの大きさ問題、また時間の空白を克服します。

Tewary は 2 つの問題の新しい技術を説明しました。 彼は NIST 方法が数マイクロ秒の間働く一方中間原子の移動によって始められた原子の一連を通って伝播するパルスがどのように模倣できるかか慣習的な MD のちょうど少数のフェムト秒の間示しました。 Tewary はまたさざ波が約 45 マイクロ秒までピリオドにわたる graphene のシートの 1,100 の炭素原子でどのように伝播するか、前に解決できなかった問題計算しました。 通常静的で平らなシートとしてについて考えました、これらのさざ波がどのように伝播するか graphene の原子は安定し、新しい技術ショーに残るために実際にどうかしてうねらなければなりません。 (画像および映画に伴う See)。 炭素原子から完全に成っていて、 graphene は nanoscale の電子工学のワイヤーそして他のコンポーネントのための顕著なコンダクターのかもしれない最近検出された蜜蜂の巣水晶材料です。

新しい NIST の技術は欠陥の形成および成長、材料の熱、拡散および照射損傷の伝導のようなマイクロ秒に nano の時間目盛に、発生する他の多くのプロセスの模倣を可能にすると期待されます。 技術はデザイン段階の新しいナノテクノロジーの模倣からの 「汚い爆弾」からの照射損傷を一定時間にわたり模倣することに多くの異なったフィールドの結果を、改善できます。

NIST の研究者はそれを他のユーザーに使用できるようにするために新しい技術を符号化するソフトウェアプログラムを書くことを計画します。

* V.K. Tewary。 分子動力学法のシミュレーションの延長時間目盛: graphene のさざ波の伝搬。 物理的な検討 B、 Vol. 80、第 16。 出版されたオンライン 2009 年 10 月 22 日。

媒体の接触: ローラ Ost、 laura.ost@nist.gov、 (301) 497-4880 (301) 497-4880

Last Update: 13. January 2012 10:38

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