نام كتاب: ‌مباحث نوین در مکانیک مولکولی و کوانتومی شبیه‌سازی دینامیک مولکولی و کاربرد روش‌های عددی در مدل‌سازی

ناشر: انتشارات انديشه‌سرا (با ﻣﺴﺅوليت بهزاد پاكروح)

نوشتهﻯ : مجید منجمی (عضو ﻫﻴﺄﺕ علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات)

 زهرا عزیزی (عضو ﻫﻴﺄﺕ علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج)

 احمدرضا اولیائی (عضو ﻫﻴﺄﺕ علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تنکابن)

 فاطمه ملاامین (عضو ﻫﻴﺄﺕ علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد قم)

پیشگفتار

امروزه شبیه‌سازی در تار و پود علوم رسوخ کرده و در این راستا نرم‌افزارهای شبیه‌سازی بسیاری با کاربردهای گوناگون ارائه شده است. شبیه‌سازی امکان مطالعه و بررسی سیستم را با حروف حداقل زمان و هزینه، فراهم می‌کند و به همین جهت بعنوان ابزاری توانمند در بسیاری از رشته‌های علوم، مهندسی، علوم فضایی، پزشکی، زیست‌شناسی، داروسازی، اقتصاد و مدیریت ... کاربردهای فراوانی دارد. در یک تعریف کلی شاید بتوان گفت شبیه‌سازی تقلیدی از عملکرد سیستم واقعی با گذشت زمان است، و یا شبیه‌سازی عبارت است از نمایش جنبه‌هایی از یک پدیده یا سیستم توسط ارقام، اعداد و اشکال به نحوی که بتوان بدان وسیله آن پدیده یا جنبه‌های مورد نظر را به سهولت مورد مطالعه و بررسی قرار داد.

در مورد سیستم‌های پیچیده‌تر روش‌های شبیه‌سازی مناسب‌تر است. در این روش از یک الگو یا مدلی از سیستم که شامل اطلاعات لازم برای بررسی و تجزیه و تحلیل آن باشد استفاده می‌کنند. یک مدل، ترکیب مناسبی از خصوصیات سیستم و اطلاعات لازم مربوط به آن می‌باشد. مسلماً هرچه جزئیات بیشتری از سیستم در مدل گنجانده شود شباهت زیادتری به سیستم واقعی پیدا نموده و رفتار آنرا بهتر نمایش خواهد داد. از طرف دیگر وجود جزئیات بیشتر در مدل سبب مشکل‌تر شدن مطالعه آن می‌گردد.

اولین شبیه‌سازی کامپیوتری سیالات در سال 1935 توسط متروپلیس و همکارانش انجام شد. آنها نمونه‌برداری از توزیع بولتزمن را برای بدست آوردن میانگین مجموعه‌ای توسعه دادند. این روش منجر به روش‌ شبیه‌سازی مونت کارلو شد. چندی بعد آلور در سال 1957 این کار را با انتگرال‌گیری از معادله حرکت برای تعداد نسبتاً کمی از ذرات انجام داد که این روش منجر به اولین شبیه‌سازی دینامیک مولکولی برای سیستم‌های مولکولی شد.

 

 فهرست مطالب

فصل اول

1- مفاهیم مفید در مدل‌سازی مولکولی

1-1- مقدمه

1-2- سیستم‌های مختصات

1-3- سطوح انرژی پتانسیل

1-4- گرافیک‌های مولکولی

1-5- سطوح

1-6- مفاهیم ریاضیات

1-6-1- بسط سری‌ها

1-6-2- بردارها

1-6-3- ماتریس‌ها، بردارهای ویژه و مقادیر ویژه

1-6-4- اعداد موهومی

1-6-5- ضرایب لاگرانژ

1-6-6- انتگرال‌های چندگانه

1-6-7- برخی از عناصر پایه‌ای آمار

1-6-8- سری‌های فوریه، تبدیل فوریه و تبدیل سریع فوریه

فصل دوم

2- روش‌های شبیه‌سازی دینامیک مولکولی

2-1- مقدمه

2-2- مدل‌های سادۀ مورد استفاده در دینامیک مولکولی

2-3- دینامیک مولکولی با پتانسیل پیوسته

2-3-1- روش‌های اختلافی محدود

2-3-2- روش‌های انتگرال‌گیری تصحیح - پیش‌گو

2-3-3- منطقی‌ترین الگوریتم انتگرال‌گیری کدامست؟

2-3-4- دینامیک‌های مرحلۀ زمانی متعدد

2-4- تنظیم و اجرای شبیه‌سازی دینامیک مولکولی

2-4-1- محاسبۀ درجۀ حرارت

2-5- دینامیک‌های فشار

2-6- خواص وابسته به زمان

2-6-1- توابع همبستگی

2-6-2- توابع همبستگی جهت‌گیری شده

2-6-3- خواص انتقال

2-7- دینامیک‌های مولکولی در دما و فشار ثابت

2-7-1- دینامیک‌های دمای ثابت

2-7-2- دینامیک‌های فشار ثابت

2-8- اثرات وارد کردن حلال در دینامیک مولکولی: پتانسیل‌های متوسط

        نیرو و دینامیک‌های اتفاقی

2-8-1- جنبه‌های عملی شبیه‌سازی دینامیک اتفاقی

2-9- تغییرات کنفورمانسیونی از شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی

2-10- شبیه‌سازی دینامیک مولکولی زنجیرۀ Amphiphiles

2-10-1- شبیه‌سازی لیپیدها

2-10-2- شبیه‌سازی‌های فیلم‌های لانگ مویر- بلوجت

2-10-3- مدل‌سازی Mesoscale : دینامیک ذرۀ پراکنده ساز

فصل سوم

3- روش‌های عددی

3-1- مقدمه

3-2- محاسبۀ خواص توسط انتگرال‌گیری

3-3- برخی از اساس تئوری روش متروپلیس

3-4- اجرای روش متروپلیس مونت کارلو

3-4-1- تولیدکننده‌های اعداد تصادفی

3-5- شبیه‌سازی مونت کارلوی مولکول‌ها

3-5-1- مولکول‌های سخت

3-5-2- شبیه‌سازی مونت کارلو برای مولکول‌های قابل انعطاف

3-6- مدل‌های استفاده شده در شبیه‌سازی مونت کارلوی پلیمرها

3-6-1- مدل‌های شبکه‌ای پلیمرها

3-6-2- مدل‌های پلیمر پیوسته

3-7- روش‌های مونت کارلویBiased  

3-8- روبه‌رو شدن با مسئله شبه‌کششی: J-Walking و مونت کارلوی

        چندکانونی

3-9- J-Walking

3-9-1- روش مونت کارلوی چندکانونی

3-10- نمونه‌برداری مونت کارلو از مجموعه‌های متفاوت

3-10-1- شبیه‌سازی‌های مونت کارلوی بزرگ کانونی

3-10-2- شبیه‌سازی‌های مونت کارلوی بزرگ کانونی فرآیندهای

جذب سطحی

3-11- محاسبه پتانسیل شیمیایی

3-12- روش Configurational Bias Monte carlo

3-12-1- کاربردهای روش Configurational Bias Monte Carlo

3-13- شبیه‌سازی تعادلات فاز توسط روش مجموعۀ گیبس مونت کارلو

3-14- مونت کارلو یا دینامیک مولکولی

مراجع

پیوست‌ها

+ نوشته شده در شنبه بیست و ششم فروردین 1391ساعت 2:19 توسط معرفی کتاب |