21 ноября 2017 Г. Нанотехнологии и наноматериалы Российские нанотехнологии STRF.RU регистрация вход

   
Подписка
Главная / Образование
Редколлегия
Контакты
Размещение рекламы
Партнёры
форум
Образование

Нанотехнологии. Роль компьютерного моделирования.

Алфимов Михаил Владимирович

 

академик РАН,  директор центра фотохимии РАН

В современных исследованиях и разработках важное место занимает компьютерное моделирование. Особенно рельефно видно это на примере исследований, направленных на создание новых лекарств. Одна из важнейших задач, которая решается в этой области, связана с поиском химических соединений эффективно взаимодействующих с реакционным центром белков. Опыт последнего десятилетия показал, что применение компьютерного моделирования значительно сокращает время поиска эффективных лекарств и снижает расходы на эти цели. Это не значит, что методами компьютерного моделирования удаётся точно предсказывать структуру лигандов эффективно взаимодействующих с реакционными центрами белков, но удается оптимизировать цикл экспериментальных исследований, существенно сократить круг кандидатов подлежащих экспериментальной проверке.

Можно ожидать, что применение компьютерного моделирования при конструировании наноструктурированных материалов также окажется эффективным подходом.

В последние десятилетия происходит расширение круга задач, при решении которых используется компьютерное моделирование. Если в прошлом компьютерное моделирование и моделирование вообще было направлено на количественное описание процессов в материалах, то в настоящее время внимание фокусируется на моделях позволяющих прогнозировать новые свойства материалов. Для решения этой задачи в ряде лабораторий мира развивается направление, получившее название «Многомасштабное моделирование материалов и процессов». Для реализации этого подхода необходимо опираться на знания и модели описывающие различные уровни организации материала - атомарный (молекулярный), наноразмерный - кластер атомов(молекул), микро- и макроуровень. Строение и свойства конечного макрообъекта определяются строением и свойствами всех нижележащих уровней иерархической организации материала. И необходимо многомасштабное сквозное описание макрообъекта «снизу-вверх». Модели, применяемые сегодня, на каждом из уровней иерархии должны быть связаны в единую программу расчета. Реализованы методы  отбора значимых результатов расчета, полученных на каждом иерархическом уровне и их интеграция в рамках полномасштабного описания исследуемого объекта. Многомасштабный подход в стратегической перспективе играет роль объединяющей парадигмы и языка науки и техники, позволяя соединять различные научные, вычислительные и технические модели, представления и метрики.

Считается, что в настоящее время применение этого подхода в сфере нанотехнологий будет эффективно, поскольку интенсивно разрабатывается аппарат агрегирования моделей применяемых на разных уровнях иерархии материала, растёт доступность вычислительных ресурсов для работы со сложными моделями и осознается потенциал моделей прогнозировать свойства, которые лежат за пределами современного эксперимента.

В настоящее время для описания тонких пленок, наноразмерных мембран и т.д. используются модели, основанные на молекулярной динамике. Основным недостатком этих подходов является больше время расчета. Многоуровневый подход сочетающий методы молекулярной динамики с другими моделями описывающими объект как целое, например методом конечных элементов, делает расчеты более быстрыми.

Мне представляется, что для успешного продвижения российских исследований в области нанотехнологий необходимо максимально активно развивать методы компьютерного моделировании, основанные на многомасштабном подходе.

Слово редактора // Российские нанотехнологии, 2007, Т. 2, № 7-8

01.11.2007


обсудить публикацию

версия для печати



ай вао
Новости

Вышел 3-4 номер журнала «Российские нанотехнологии» том 12 2017


Из печати вышел 3-4 номер журнала «Российские нанотехнологии» за 2017 год

читать полностью читать полностью

Вышел 1–2 номер журнала «Российские нанотехнологии», том 12 2017 год


Из печати вышел 1–2 номер журнала «Российские нанотехнологии» за 2017 год

читать полностью читать полностью

Вышел 11–12 номер журнала «Российские нанотехнологии», том 11 2016 год


Из печати вышел 11–12 номер журнала «Российские нанотехнологии» за 2016 год

читать полностью читать полностью

Нанотехнологии: от малого до великого


Сопредседатель 7-го Нано и Гига Форума Анатолий Коркин об особенностях конференции, которая пройдёт в 2017 году в Томске

читать полностью читать полностью

Наноконтейнеры для полиненасыщенных жирных кислот


Молекулы пищевых биополимеров можно использовать как микро- и наноконтейнеры для этих веществ и применять для обогащения продуктов питания

читать полностью читать полностью




Acta Naturae



© ООО «Парк-медиа», 2007-2008

Разработка - Metric

Все права защищены
Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100