صفر تا صد شبیه سازی نانوساختارهای کربن با نرم افزار لمپس

امروزه نانوساختارهای کربنی اهمیت بسیار بالایی را در کاربردهای مختلف صنعتی، تحقیقاتی و … پیدا کرده اند. از مهمترین نانوساختارهای کربنی می توان به گرافین، نانولوله کربن و فلورین اشاره کرد. این ساختارهای اتمی نام آلوتروپ‌های کربن هستند که هر یک ویژگی های امیدبخش و منحصربفردی از خود نشان می دهند. از دیدگاه ساختاری، نمونه های بیان شده، تشکیل‌شده از یک ساختار بلوری لانه زنبوری هستند که در آن هر اتم کربن به کمک سه الکترون ظرفیت خود، با سه پیوند SP2 به سه اتم کربن دیگر متصل شده‌است. یک الکترون ظرفیت باقی‌مانده نیز در ساختار و بین تمام اتم‌ها به اشتراک گذاشته‌شده و الکترون آزاد است. ازدیدگاه تاریخی نخستین بار در سال ۱۹۴۷ فیلیپ والاس درباره گرافین نوشت و سپس از آن زمان تلاش‌های زیادی برای ساخت آن صورت گرفته بود اما قضیه‌ای به نام قضیه مرمین-واگنر در مکانیک آماری و نظریه میدان‌های کوانتومی وجود داشت که ساخت یک ماده دوبعدی را غیرممکن و چنین ماده‌ای را غیرپایدار می‌دانست. در سال ۲۰۰۴، آندره گایم و کنستانتین نووسلف، از دانشگاه منچستر موفق به ساخت این ماده شده و نشان دادند که قضیه مرمین-واگنر نمی‌تواند کاملاً درست باشد. جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۰ نیز به خاطر ساخت ماده‌ای دوبعدی به این دو دانشمند تعلق گرفت. از سوی دیگر، ساختارهای نانولوله کربن و فلورین نیز با توجه به ساختار سه بعدی آنها از سال های پیشین شناسایی شده و مورد استفاده قرار گرفته بودند.

این بسته آموزشی، یک پکیج کامل در راستای آموزش نحوه انجام شبیه سازی انواع نانوذرات بر پایه کربن با روش شبیه سازی دینامیک مولکولی است که با استفاده از نرم افزار لمپس پیاده سازی شده است. این پکیج شامل ویدیو آموزشی، کد ورودی نرم افزار لمپس برای شبیه سازی نانوساختارهای هدف، مقاله مرجع پتانسیل های بین اتمی، تصاویر شبیه سازی، انیمیشن شبیه سازی و فایل اکسل آنالیز نتایج حاصل از شبیه سازی ها است. ویدیو آموزشی این بسته به صورت گام به گام توسط دکتر روزبه ثابت وند تدوین شده و مدرس در آن با شبیه سازی نانوساختارهای گرافین، فلورین و نانولوله کربن توضیحات و نکات کلیدی شبیه سازی های مربوط به انواع مختلف این ساختارها را ارائه کرده است به گونه ای که فرد با مشاهده این ویدیو قادر به شبیه سازی نانوساختارها بر پایه کربن (گرافین، نانولوله کربن و فلورین) با ابعاد، نوع و شرایط اولیه مختلف خواهد بود. از مهمترین موارد پرداخته شده در این ویدیو آموزشی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• توضیح خط به خط کد ورودی نرم افزار لمپس به منظور شبیه سازی دینامیک مولکولی نانوساختارها بر پایه کربن
• توضیح چینش اتمی نانوساختارهای بر پایه کربن در شبیه سازی های دینامیک مولکولی
• توضیح نحوه مدلسازی اتمی نانوساختارهای کربن با استفاده از نرم افزارهای متمم همچون وی ام دی و اویتو
• توضیح نحوه شبیه سازی دینامیک مولکولی انواع نانوساختارهای کربن
• توضیح اندرکنش بین اتمی در شبیه سازی های دینامیک مولکولی
• بررسی شیوه انتخاب پتانسیل بین اتمی مناسب در نانوساختارها بر پایه کربن
• معرفی مقالات مرجع جهت انتخاب پتانسیل بین اتمی مناسب در نانوساختارهای کربن
• نحوه نمایش ساختار شبیه سازی شده در نرم افزارهای مکمل (گرافیکی) و مشاهده انیمیشن حاصل از شبیه سازی انجام شده
• نحوه ذخیره عکس با کیفیت از سیستم شبیه سازی شده جهت استفاده در مقاله و پایان نامه (رساله)
• نحوه ذخیره فیلم از شبیه سازی های دینامیک مولکولی صورت گرفته
• بررسی فرایند متعادل سازی ساختار اتمی شبیه سازی شده در دمای مشخص
• بررسی مقدار دما، انرژی و … نانوساختارهای کربن شبیه سازی شده و چگونگی رسم نمودارهای مربوطه

بسته آموزشی “صفر تا صد شبیه سازی نانوساختارهای کربن با نرم افزار لمپس” نیاز به هیچ پیش نیاز علمی و آموزشی نداشته و کاربر با یادگیری این بسته آموزشی قادر به  انجام شبیه سازی های دینامیک مولکولی مربوط به ساختارهای گرافین، نانولوله کربن و فلورین خواهد بود.

ویدیوی معرفی زیر نشانگر مراحل کلی طی شده در بسته آموزشی “صفر تا صد شبیه سازی نانوساختارهای کربن با نرم افزار لمپس” است.