مقاله ترجمه شده مقدمه ای بر شبیه سازی مولکولی

توضیحات

 عنوان فارسی:  مقدمه ای بر شبیه سازی مولکولی

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Introduction to Molecular Dynamics Simulation

هدف از دینامیک مولکولی

ما شبیه سازی های کامپیوتری را به امید درک ویژگی های مولکولی از نظر ساختار و فعل و انفعالات میکروسکپی آنها انجام میدهیم.این به عنوان یک مکمل بر آزمایش های معمولی عمل میکند و ما را قادر به یادگیری چیزهای جدیدی میسازد که نمیتوان از راه های دیگر بدست اورد. دو خانواده اصلی از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی(MD ) و کارلو (Monte Carlo )هستند. علاوه بر این،طیف وسیعی از ترکیب این دو تکنیک که ویژگی هایی از هر دو دارد وجود دارد. که در این مقاله ما بر MD تمرکز کرده ایم. مزیت MD بیشتر از MC است که در آن یک مسیر به خواص دینامیکی سیستم می دهد مثل ضریب حمل و نقل ، وابستگی به زمان ،پاسخ به آشفتگی ،  خواص رئولوژیکی و طیف . شبیه ساری با کامپیوتر مثل یک پل بین طول میکروسکوپی و زمان بزرگنمایی و جهان ماکروسکوپی در آزمایش عمل میکند. ما با یک حدس در معادلات بین مولکول ها و بهینه خواص توده را پیش بینی میکنیم.این پیش بینی ها دقیقا به این معناست که انها دقیقا همانطور ساخته شده اند که ما دوست داریم. محدودیت موضوع مربوط به …. کامپیوتر ماست. در همان زمان جزییات پنهان در پشت توده اندازه گیری را میتوان نشان داد. به عنوان مثال ارتباط بین ضریب نفوذ مولکولی و تابع همبستگی سرعت. شبیه سازی به عنوان یک پل بین تئوری و آزمایش در معنای دیگر عمل می کند. ما ممکن است یک تئوری را با انجام یک شبیه سازی تست کنیم. ما ممکن است یک مدل را با نتایج تجربی آن مقایسه کنیم. ما همچنین ممکن است شبیه سازی بر روی کامپیوتر های مختلف یا غیر ممکن انجام دهیم.  ما در نهایت  ممکن است بخواهیم به مقایسه مستقیم با  اندازه گیری های تجربی ساخته شده با مواد خاص انجام دهیم. که در این صورت یک مدل خوب از برهمکنش های مولکولی ضروری است.هدف از AB دینامیک مولکولی است که به کاهش مقدار متناسب است و حدس و گمان در این فرایند را به حداقل برساند. از سوی دیگر ممکن است علاقه مند به پدیده های طبیعت و نه عمومی شویم و ما به سادگی ممکن است بخواهیم میان نظریه خوب و بد تمایز قائل شویم که آن به این اهداف میاید. آن است که لازم نیست که به یک مدل مولکولی کاملا واقع گرایانه؛ که شامل فیزیک ضروری است متکی
شویم.

2- برهمکنش های مولکولی

شبیه سازی دینامیک مولکولی شامل عددی، گام به گام، راه حل از معادلات کلاسیک حرکت، که برای یک سیستم اتمی ساده ممکن است نوشته شده باشد.

برای این منظور ما باید قادر به محاسبه نیروهای F تاثیر گذار در اتم باشیم ، و این معمولا از انرژی پتانسیل     که مجموعه ای کامل از مختصات اتمی 3N مشتق میشود. در این بخش ما برای سادگی و محدود کردن خودمان  در این عملکرد روی   فوکوس کردیم.

1 برهمکنش غیرپیوندی

بخش­های مختلف انرژی پتانسیل که بیانگر برهمکنش­های غیر پیوندی بین اتم­ها است به طور سنتی به ترمهای 1-body, 2-body, 3-body تقسیم می­شود:

پارامترu(r) بیانگر نیروی وارد شده از میدان خارجی یا اثر دیواره­های ظرف می­باشد: که معمولا برای شبیه سازی­های به طور کامل دوره­ایی حذف می­شود. همچنین، معمولا بر روی جفت پتانسیل تمرکز می­شود و برهکنش سه-بدن ( و درجه بالاتر) صرف نظر می­شود. کارهای بسیاری به منظور تعیین آزمایشگاهی و یا مدلسازی تئوری این پتانسیل­ها وجود دارد. در برخی از شبیه سازی­های مربوط به سیالات پیچیده، استفاده از ساده­ترین مدل­ها کافی می­باشد که فیزیک اصلی مسئله را بیان می­کند. در این فصل ما باید بر روی پتانسیل-جفت دیفرانسیلی، پیوسته تمرکز کنیم (اگرچه پتانسیل غیر پیوسته از قبیل کره­های سخت و کروی نیز نقش دارند به مثال 5 مراجعه شود) رایج­ترین شکل پتانسیل لنارد-جونز که استفاده می­شود :

با دو پارامتر: ، قطر، و عمق چاه. این پتانسیل استفاده شده، برای مثال، در مطالعات اولیه خواص سیال آرگون مطالعه شده است و در شکل 2 نشان داده شده است. اگر شارژ الکترواستاتیک وجود داشته باشد، ما پتانسیل مناسب کولومب را اضافه می­کنیم:

که Q₁ و Q₂ شارژ هستند و  گذردهی فضای آزاد است. مدیریت صحیح نیروهای محدوده-وسیع در یک شبیه سازی یک جنبه ضروری شبیه سازی پلی الکترولیت می­باشد، که موضوع فصل بعدی خواهد بود.

2. 2 پتانسیل اتصالی

برای سیستم­های مولکولی، ما ساختمان ملکول را ساده کرده تا پتانسیل­های سایت-سایت به شکل معادله 3 یا سادتر در آید. معمولا، یک محاسبه کوانتوم-شیمیایی مولکول تنها برای تخمین چگالی الکترون پیرامون مولکول استفاده می­شود، که ممکن است با استفاده از توزیع شارژ جزئی معادله 4 مدل شود، یا دقیق­تر به وسیله توزیع الکترواستاتیکی چندقطبی مدل شود. برای مولکول­ها ما باید همچنین برهم کنش اتصالات بین مولکولی را نیز در نظر بگیریم.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.