دنیای شبیه سازی و تکنولوژی

در اینجا قصد داریم تا با شبیه سازی جعبه ای حاوی مولکولهای آب با استفاده از پکیج نمد به آموزش کاربردی این پکیج به زبان ساده بپردازیم. به منظور اجرای پکیج نمد به چند فایل ورودی نیاز است که در ادامه هر یک از آنها توضیح داده می شود. روال مرسوم (و نه همیشگی) یک شبیه سازی دینامیک مولکولی با پکیج نمد به این صورت است که ابتدا فایل مختصات تک مولکول ساخته شده و با فرمت pdb که برای نمد قابل قبول است ذخیره می شود. در ادامه با محاسبه ی ابعاد جعبه ی شبیه سازی، این تک مولکول در جهات مختلف تکثیر شده و جعبه ی شبیه سازی ایجاد می شود. این جعبه حاوی تعداد مولکول های مورد نظر از هر نوعی است که  میخواهیم در شبیه سازی ما بررسی شوند. موقعیت و سرعت اولیه به اتم های درون جعبه می تواند اختصاص داده شود. در ادامه کاربر با انتخاب میدان نیروی مورد نظر بایستی به تهیه ی فایل توپولوژی rtf و یا پارامتری par (اطلاعات مولکولی) متناسب تک مولکول اقدام نماید.

سایت های بسیاری وجود دارند که با بارگذاری فایل pdb یا mol2 برای یک مولکول، اطلاعات مولکولی آنرا فراهم می کنند. با استفاده از نرم افزار VMD می توان با بارگذاری فایل rtf و یا par، فایل ساختاری PSF را درست کرد. البته روش های دیگری هم برای تهیه فایل psf وجود دارد. آخرین فایل ضروری برای اجرای یک شبیه سازی دینامیک مولکولی با نمد فایل conf است که فایل اجرایی پکیج محسوب می شود.
ادامه مطلب

چنانچه بخواهیم جریان کلوییدی را مدلسازی کنیم که حاوی مولکولهای جز حل شونده و حلال باشد باید در نظر داشته باشیم که اندازه ی مولکولهای جز حل شونده (مثل دارو در آب، چربی در خون، پلیمر در روغن، آسفالتین در نفت و…) بزرگتر از مولکول های سیال میزبان هست. از طرف دیگر گام زمانی که در آن مولکوهای هر دو فاز دستخوش تغییرات قابل ملاحظه می شوند نیز اغلب تفاوت دارد. در چنین شرایطی اگر بخواهیم از روش دینامیک مولکولی کلاسیک تمام اتمی استفاده کنیم بایستی جعبه ی شبیه سازی حاوی تمامی مولکول های هر دو فاز باشد. در این حالت به دلیل تعداد زیاد اتمهای موجود در جعبه و تفاوت گام زمانی هر دو بخش، حجم محاسبات بشدت افزایش می یابد اگر چه که نتایج بسیار دقیقی حاصل می شود. در چنین شبیه سازی هایی در اغلب موارد فاز سیال به دلیل بیشتر بودن تعداد مولکولها بخش بیشتر محاسبات را به خود اختصاص میدهد حالا سوالی که مطرح میشود این است که آیا راهی وجود دارد که اثر سیال در قالب نیرویی به معادلات وارد شده و از مدلسازی واقعی ذرات آن پرهیز کرد؟ دینامیک بروانی که نوع ساده شده ای از دینامیک لانژوین محسوب میشود اگر چه در ابتدا به مدل سازی پدیده ای مثل حرکت تصادفی مولکولهای گاز در هوا تعمیم داده می شد اما در طی سالیان اخیر الگوریتم قوی و سریعی برای چنین مسایل کاربردی ای محسوب میشود.   
ادامه مطلب

بازه­‌ی وسیعی از مطالعات در سطح مکانیک کوانتومی تا دینامیک توده‌های مولکولی ترکیب­‌های بزرگ و پیچیده در حوزه­‌ی شیمی محاسباتی گنجانیده می­شود. شبیه‌­سازی دینامیک مولکولی یکی از پایه­‌ای‌­ترین نگرش‌­ها در شیمی محاسباتی محسوب می‌­شود که در آن موقعیت هر کدام از اتم‌­ها در سیستم بایستی به وضوح مشخص باشد. زمانی که تابع پتانسیل و پارامترهای اتم‌­های تشکیل دهنده‌­ی مولکول مشخص باشد، خواص ترمودینامیکی سیستم دربرگیرنده­‌ی آن مولکول­‌ها در فشار و دمای معین قابل دستیابی است. خواص ماکروسکوپی همواره بر حسب میانگین‌­گیری روی تمامی هنگردهای آماری سیستم‌­های مولکولی نمایش دهنده‌­ی وضعیت، قابل بیان است. شبیه‌­سازی دینامیک مولکولی یکی از روش‌­های بسیار کاربردی و مرسوم است که شیمی محاسباتی و مدلسازی مولکولی را بهم پیوند می‌­زند. در ادامه مباحث زیر مورد بیان می‌شود؛
ادامه مطلب