صفحه اصلی | ان آر تی سی | صفحه اصلی<

09392522438  
   EN | FA
مدیر ارشد

مدیر ارشد

In this paper, we have addressed the structural stability and hydrogen storage capability of single side and double side Na-decorated γ-Graphyne, Graphyne-like Boron Nitride and CCBN-yne, using three methods of density functional theory approximation: PBEsol, vdW-DF2-B86R and vdW-DF2. We also investigated the electronic properties of these structures, decorated by Na atoms and adsorbing hydrogen, such as density of states and band structure. Our results showed that hydrogen can be adsorbed up to three molecules per Na atom. We found the optimal geometries of adsorbed hydrogen molecules on adsorption candidates. We also found that Direct band-gap at “M” point changes after decoration and adsorption in mentioned structures. Finally, we explored metallic structures for hydrogen storage which can be used in the industry of fuel cells.

 

Ref: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025540817310139

 

 

 

 

In this paper, the mechanical properties of Na and Pt decorated arrays of 2D graphyne sheet is investigated. The proposed structures are consisted of Na and Pt decorated graphyne sheet (CC), analogous system of Boron nitride sheet (BN-yne), and graphyne-like BN sheet (CC-BN-yne). The properties such as In-plane stiffness and Bulk module are studied using Energy-Strain correlation. The calculations were carried out based on Density functional theory (DFT) using the generalized gradient approximation (GGA) framework. The results offered very competitive values of stiffness and Bulk module for Pt decorated CC and BN-yne. However, the Pt decorated CC-BN-yne structure demonstrated around 80% of stiffness and 77% of Bulk module, compared to those of pure structure. Na decorated system showed the same trend for all three mentioned structures.

 

Ref: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0749603616309028

 

 

 

 

سه شنبه, 18 دی 1397 ساعت 15:41

Quantum ESPRESSO

 

Quantum ESPRESSO :

بسته ی نرم افزاری کوانتوم اسپرسو، نرم افزاری چند منظوره برای محاسبات ابتدا به ساکن در سیستم های ماده چگال (تناوبی و بی نظم) می باشد که بر پایه ی نظریه ی تابعی چگالی (DFT) کار می کند. از این نرم افزار بصورت گسترده در بررسی و شبیه سازی نانو ساختار ها استفاده می شود.

کلمه اسپرسو به معنای قهوه فشرده است، که مخفف کلمات زیر می باشد:

opEn Source Package for Research in Electronic Structure, Simulation and Optimaization

 

ین نرم افزار برای کار در محیط لینوکس نوشته شده و دارای سه کد مجزای کامپیوتری PWscf، FPMD و CP می‌باشد که هر سه‌ی آن‌ها بر پایه‌ی نظریه‌ی تابعی چگالی کار می‌کنند و برای انجام محاسبات از امواج تخت به همراه شبه پتانسیل استفاده می‌کنند. همچنین این بسته‌ی نرم افزاری قابلیت محاسبه‌ی اکثر تقریب‌های انرژی تبادلی- همبستگی مانند LDA، GGA، LSDA و LDA+U را دارد.


قابلیت هایQE

در بسته محاسباتی Quantum ESPRESSO سه نوع محاسبات Pwscf، Phonon و PostProc انجام می پذیرد.
1- Pwscf

Pwscf می تواند محاسبات زیر را انجام دهد:

1. محاسبه نیروهای بین اتمی، تنش، و بهینه سازی ساختار یونی.
2. محاسبه دینامیک مولکولی در حالت پایه سطح بورن-اوپنهایمر(Born-Oppenheimer) ، با تغییرات سلول.
3. قطبش ماکروسکوپی و میدان الکتریکی محدود از طریق تئوری مدرن قطبش(Berry Phases) .
4. محاسبه انرژی آزاد سطح در سلول ثابت از طریق متا دینامیک. ( به کمک بسته PLUMED)
5. محاسبه‌ی انرژی حالت پایه‌ی سیستم و استخراج ویژه تابع‌ها و مقدارهای معادلات کوهن- شم با استفاده از حل خودسازگار سیستم.
6. محاسبه‌ی تنش وارد بر دیوارهای سلول واحد و نیروی وارد بر اتم‌ها.
7. محاسبه‌ی واهلش سیستم یا دینامیک مولکولی، که به دو روش قابل بررسی است. در حالت اول با ثابت نگه داشتن دیواره‌های سلول واحد و جابجا کردن اتم‌ها در فضای آن تا سیستم به حالت پایه برسد و حالت دوم حرکت دادن دیواره‌ها که ابعاد سلول واحد اجازه‌ی تغییر دارند.
8. محاسبه‌ی فرکانس فونون ها با استفاده از نظریه اختلالی تابعی چگالی.
9. محاسبه‌ی قطبیدگی ماکروسکوپیک از طریق فاز بِری.
10. بررسی برهمکنش اسپین-مدار.

 

همه محاسبات فوق برای هر دو نوع عایق و فلزات، در هر ساختار بلوری، برای بسیاری از توابع همبستگی-تبادلی (exchange correlation) از جمله قطبش اسپین، DFT + U، توابع غیرموضعیVdW، توابع هیبریدی، شبهه پتانسیلهای بار پایسته (Hamann-Schluter-Chiang PPs (NCPPs)) یا فوق نرم (Vanderbilt, PPs, USPPs) مورد استفاده قرار می گیرد. درمحاسبات، مغناطیس غیرهمراستا و برهمکنش اسپین-مدار نیز لحاظ شده است. همچنین میدان الکتریکی محدود با یک پتانسیل الکتریکی دندان اره ای در یک سلول در بسته پیاده سازی شده است (NEB).


2- Phonon

پکیج Phonon در بسته ی Quantum ESPRESSO می تواند محاسبات زیر را انجام دهد:

1. محاسبه فرکانسهای فونونی و ویژه بردارهای آنها با استفاده از نظریه تابعی چگالی اختلالی Density-Functional perturbation Theory .
2. بار موثر و تانسورهای دی الکتریک.
3. ضریب برهمکنش الکترون-فونون در فلزات.
4. برهمکنشهای ثابت نیرو در فضای مستقیم.
5. طول عمر فونونهای غیرهماهنگ مرتبه سوم.
6. سطح مقطع مادون قرمز و رامان.

 

Phonon هم مانند Pwscf میتواند از DFT+U وVdW استفاده کند. اما USPP و PAW در محاسبات فونونی پیاده سازی نشده اند. محاسبات تقریب شبه هارمونیک Quasi-Harmonic approximations با استفاده از بسته QHA انجام میشود که نیاز به محاسبات چگالی حالتهای فونونی دارد.
3- PostProc

پکیج PostProc در Quantum ESPRESSO میتواند محاسبات زیر را انجام دهد:

1. اسکن تصاویر میکروسکوپ تونل زنی (STM).
2. رسم توابع محلی سازی الکترونی (ELF).
3. چگالی حالتها (DOS) و چگالی حالتهای تصویر شده (PDOS).
4. میانگین گیری سطحی و کروی.


دوره ی آموزشی QE

دوره ی آموزشی Quantum ESPRESSO در دو سطح مقدماتی و پیشرفته برگزار می شود. مباحث آموزش داده شده در هر سطح به شرح زیر می باشد:


سطح مقدماتی:

1. اهمیت و جایگاه فیزیک/شیمی محاسباتی.
2. آشنایی با مبانی نظری Quantum ESPRESSO از جمله DFT و شبه پتانسیل.
3. نصب نرم افزار Quantum ESPRESSO.
4. آشنایی با محیط نرم افزار Quantum ESPRESSO و بخش های مختلف آن.
5. نحوه ی ورودی نویسی و معرفی ساختار مورد نظر به QE و انجام تنظیمات اولیه.
6. بهینه سازی ساختار مورد مطالعه و محاسبه طول و زوایای پیوندی و شکل کلی ساختار.
7. آشنایی با نرم افزار کمکی XcrysDen جهت بررسی شماتیک جزئیات ساختار مورد مطالعه.
8. رسم بانداستراکچر، DOS و PDOS.
9. محاسبه و رسم توپولوژی بار (Charge Density- ELF).
10. مطالعه ی جذب مولکول بر روی سطوح متنوع تحت فشارهای مختلف.


سطح پیشرفته:

1. بررسی خواص مکانیکی ساختارها (تئوری/محاسباتی) به کمک Quantum ESPRESSO.
2. بررسی خواص اپتیکی ساختارها (تئوری/محاسباتی) با استفاده از Quantum ESPRESSO.
3. بررسی خواص فونونی ساختارها و محاسبه ی توابع ترمودینامیکی و شیمیایی آنها (تئوری/محاسباتی) در QE.
4. بررسی خواص رسانندگی ساختارها (تئوری/محاسباتی) در QE.
5. اعمال میدان الکتریکی خارجی بر ساختارها (تئوری/محاسباتی) در QE.
6. بررسی خواص گوناگون ساختارها با اضافه کردن برهمکنش اسپین- مداری (تئوری/محاسباتی) در QE.
7. آشنایی با محاسبات مبتنی بر نظریه ی تابعی چگالی وابسته به زمان، TDDFT (تئوری/محاسباتی) در QE.

 

 

سه شنبه, 18 دی 1397 ساعت 15:39

ATK

 

ATK :

بسته نرم افزارکوانتومی است که توانایی منحصری در شبیه سازی نانو ساختارهای الکترونی و محاسبات انتقال الکترونی آنها دارد. این نرم افزار به طور گسترده ای در مراکز پژوهشی و صنعتی در سرتاسر دنیا مورد استفاده است به طوریکه از سال 2006 بیش از 600 مقاله علمی با استفاده از این نرم افزار ارائه شده است. تعداد قابل قبولی از این مقالات در توافق خوبی با نتایج آزمایشگاهی هستند. این نرم افزار با Graphical User Interface(GUI) پیشرفته ، بهره گیری از زبان Python و توانایی مناسب برای تبادل داده ها با سایر نرم افزارهای کوانتومی به عنوان یک نرم افزار user friendly معرفی می شود.

در یک توصیف کلی ATK-VNL ابزار ایده آلی برای آموزش مفاهیم اساسی نانو تکنولوژی و فیزیک حالت جامد است.
   • الکترونیک مولکولیNano wires, diodes, transistors(FET, SET), logic cells, …
   • اسپینترونیک
   • الکترونیک کربن ( گرافن و نانولوله)
   • اتصالات نیمه هادی- فلز
   • اتصالات تونلزنی مغناطیسی
از جمله زمینه های مطالعاتی جذاب با این بسته می باشند. در ادامه، اطلاعات جزیی تری در نواحی کاربرد ویژه این بسته داده می شود:
   • مطالعه مشخصات ساختار الکترونی
شامل مطالعه نوارهای انرژیband structure، چگالی حالت های انرژی density of states، real- space density، حالت های بلاخ Bloch statesو سایر ویژ گی های مرتبط است.
   • مطالعه مشخصات انتقال الکترونی
شامل مطالعه نمودار جریان- ولتاژ، طیف عبور transmission spectrum ، هدایت conductance، هامیلتونی خودسازگار تصویر شده مولکولی(MPSH)، voltage drop و سایر ویژگیهای مرتبط است.
   • در بسته نرم افزاریVNL روش های محاسباتی انتقال الکترونی و اسپینی مبتنی بر تابع گرین غیر تعادلی (NEGF)، ترکیب شده با سایر روشهای محاسباتی قدرتمند مانند نظریه تابعی چگالی(DFT) و روشهای نیمه تجربی بستگی قوی (semi empirical tight-binding) است که به طور گسترده ای در مطالعات مربوط به اتصالات مولکولی به کار برده می شود. محاسبات مشخصات انتقالات الکترونی در اثر ولتاژ شامل محاسبات خودسازگار با شرایط مرزی باز خواهد بود که شامل تعیین ماتریس چگالی و پتانسیل خودسازگار در فضای حقیقی خواهد بود. این روش در مقالات زیادی توصیف شده است.



دوره ی آموزشی ATK-VNL

دوره ی آموزشی ATK-VNL تحت ویندوز بوده و در دو سطح مقدماتی و پیشرفته برگزار می شود. مباحث آموزشی در هر سطح به شرح زیر است:


سطح مقدماتی:

   • آشنایی با نرم افزار VNL و بخشهای مختلف آن
   • آشنایی بار وش NEGF-DFT
   • آماده سازی و مطالعه انتقال الکترونی در یک اتصال مولکولی به صورت : فلز| ملکول| فلز
   • تحلیل نتایج با مطالعات
   • electronic structure of the isolated molecules
   • transmission spectrum, transmission pathway
   • (molecular projected self-consistent Hamiltonian (MPSH
   • (density of states (DOS & PDOS
   • and electrostatic difference potential

 

سطح پیشرفته:

   • آماده سازی و مطالعه انتقال الکترونی در سیستم های پیشرفته از جمله گرافن و نانولوله ها (carbon, MoS2,…)
   • آماده سازی و مطالعه انتقال الکترونی در Graphene-metal interface
   • آماده سازی و مطالعه اتصالات تونلزنی مغناطیسی
   • آماده سازی و مطالعه ترانزیستورهای اثر میدان (field effect transistors (FETs
   • آماده سازی و مطالعه ترانزیستورهای تک الکترون (single electron transistors (SETs
   • اسپینترونیک
   • لازم به ذکر است آماده سازی هر ساختار شامل ایجاد یک فایل Editor است که به عنوان یک Python script معرفی خواهد شد.

 

 

سه شنبه, 18 دی 1397 ساعت 15:35

SIESTA

SIESTA :

علاوه بر آن که SIESTA یک نرم افزار محاسباتی است، یک متد محاسباتی کارآمد برای محاسبه ی ساختار الکتریکی و شبیه سازی دینامیک مولکولی ابتدا به ساکن مولکول ها و جامدات نیز می باشد. از دلایل راندمان بالای SIESTA استفاده از مجموعه توابع پایه ی جایگزیده و استفاده از الگوریتم های خطی مناسبی است که با توجه به سیستم مورد نظر انتخاب می شود. یکی از ویژگی های بسیار مهم این کد امکان تنظیم دقت و راندمان محاسبات در بازه ی گسترده ای است. این بازه ، از محاسبات سریع اولیه تا شبیه سازی هایی با دقت بسیار بالا را شامل می شود که از نظر کیفی با سایر رهیافت های محاسباتی همچون روش توابع-تخت و روش تمام الکترونی همخوانی دارد.

 

فراهم شدن امکان بررسی سیستم های بزرگ به کمک روش های محاسباتی ساختار الکترونی ابتدا به ساکن فرصت های جدیدی را در بسیاری از رشته ها گشوده است. برنامه ی SIESTA که بصورت رایگان در میان دانشگاهیان توزیع شده و به برنامه ی محبوبی در میان آنان بدل گردیده، (جدای از کسانی که بصورت طبیعی به مطالعه ی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مواد می پردازند) بصورت فزاینده ای توسط محققان رشته های زیست شناسی، مهندسی و علوم زمین مورد استفاده قرار گرفته است. در حال حاضر چندین هزار کاربر در سراسر جهان از این برنامه استفاده می کنند و مقاله ای که روش محاسباتی SIESTA را توضیح می دهد [J. Phys. Cond. Matt. 14, 2745 (2002)] بالغ بر 8500 ارجاع تا به امروز داشته است.

 

ویژگی های اصلی SIESTA:

   • این نرم افزار از روش استاندارد تابع چگالی خودسازگار کوهن-شم در تقریب های چگالی جایگزیده (LDA-LSD) یا شیب تعمیم یافته (GGA)، استفاده می کند. در نسخه های جدید این نرم افزار، تابعی پیاده سازی شده که قادر به توصیف برهمکنش های واندروالس (van der Waals) می باشد.
   • این نرم افزار از شبه پتانسیل های نُرم-پایسته در فرم کاملا غیرموضعی Kleinman-Bylander استفاده می کند.
  • این نرم افزار از اوربیتالهای اتمی با پشتیبانی محدود به عنوان مجموعه ی پایه، زتای چنگانه ی و ممان زاویه ای نامحدود، قطبش و اوربیتالهای غیرجایگزیده استفاده می کند. اوربیتالهای اتمی با پشتیبانی محدود، کلید اصلی محاسبه ی هامیلتونی و ماتریس همپوشانی در عملگر (O(N می باشد.
   • برای محاسبه ی هامیلتونی و پتانسیل های همبستگی تبادلی و المان های این ماتریس ها، تابع موج الکترون و چگالی آن را در شبکه ی فضای حقیقی تصویر می کند.
SIESTA می تواند هم به صورت سریال و هم بصورت موازی (under MPI) برای اجرای محاسبات کامپایل شده و اطلاعات زیر را فراهم نماید:
   • انرژیهای کل و جزئی.
   • نیروهای اتمی.
   • تانسور تنش.
   • ممان دوقطبی الکتریکی.
   • چگالی الکترونی.
   • واهلش ساختار، تحت سلول واحدهای ثابت یا متغییر.
   • دینامیک مولکولی در دمای ثابت (Nose thermostat).
   • دینامیک سلول متغییر (Parrinello-Rahman)
   • محاسبات اسپین قطبیده (collinear or not)
   • نقاط فضای وارون.
   • چگالی حالت های جایگزیده و اوربیتالی.
   • منحنی های COOP و COHP برای آنالیز پیوندهای شیمیایی.
   • قطبش دی الکتریک.
   • ارتعاشات (phonons).
   • ساختار نواری.
از نسخه ی 3 این نرم افزار به این سو، SIESTA حامل ماژولی به نام TranSIESTA شد که امکان بررسی ترابرد بالستیک الکترون در سیستم هایی با مرز های باز را فراهم می کند. با استفاده از TranSIESTA می توان خواص ترابرد الکتریکی، مانند رسانش در بایاس صفر و نمودار I-V یک نانو ساختار را در تماس با دو الکترود با پتاسیل شیمیایی متفاوت را بررسی کرد.

 

سه شنبه, 18 دی 1397 ساعت 15:33

WIEN2K

 

WIEN2K :

بسته نرم افزاری WIEN2K امکان انجام محاسبات ساختار الکترونی جامدات را با استفاده از نظریه تابعی چگالی فراهم می آورد. این نرم افزار بر مبنای روش موج تخت تقویت شده خطی با پتانسیل کامل است که یکی از دقیق ترین روش ها برای محاسبه ساختار نواری به شمار می آید. با استفاده از این نرم افزار می توان ساختارهای بلوری و نیز نانو ساختارها را شبیه سازی کرده و بسیاری از خصوصیات فیزیکی آن ها را پیشگویی کرد.


قابلیت های نرم افزار

    تولید ساختارهای بلوری و نانوساختار ها
    >   رسم ساختار نواری انرژی
    >   رسم چگالی حالت ها
    >   رسم چگالی الکترونی ساختار
    >   رسم طیف پرتو ایکس
    >   بررسی و محاسبه خواص مغناطیس
    >   بررسی و محاسبه خواص اپتیکی

 

اهداف کارگاه

هدف از برگزاری این کارگاه آموزش مفاهیم پایه ای نظریه تابعی چگالی و نیز آشناسازی شرکت کنندگان با نرم افزار wien2k در سطح مقدماتی می باشد. بدین منظور این کارگاه در دو بخش ارائه خواهد شد. بخش اول برای افرادی که در زمینه نظریه تابعی چگالی و شروع به کار با نرم افزار چندان آکاهی ندارند مفید خواهد بود. در بخش دوم از کارگاه تولید نانوساختارها و نیز محاسبه برخی خواص فیزیکی با استفاده از این نرم افزار ارائه خواهد شد. علاقمندان می توانند با توجه به نیاز در یکی و یا هر دو بخش شرکت کنند.


بخش اول

*   آشنایی با نظریه تابعی چگالی
*   تولید ساختار در حالت انبوهه
*   انجام محاسبات اولیه
*   انجام تست های همگرایی
*   بهینه سازی حجم
*   رسم چگالی حالت ها
*   رسم ساختار نواری
بخش دوم

*   آشنایی با نانوساختارها
*   آشنایی با تکنیک سوپرسل
*   تولید نانوساختارها
*   انجام محاسبات اولیه
*   بررسی خواص مغناطیسی
*   بررسی خواص اپتیکی

 

 

سه شنبه, 18 دی 1397 ساعت 15:30

LAMMPS

LAMMPS :

واژه ی LAMMPS مخفف عبارت Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator به معنای شبیه ساز اتمی/ مولکولی بزرگ مقیاس به شدت موازی می باشد. این نرم افزار با در اختیار داشتن میدان نیروهای متنوع فراهم کننده ی بستری مناسب برای شبیه سازی سیستم های مختلف از سیستم های اتمی و مولکولی گرفته تا انواع پروتئین ها و سیستم های زیستی می باشد. از مهمترین ویژگی های این نرم افزار می توان به توان بالای آن در شبیه سازی سیستم های پر ذره اشاره نمود.


این بسته ی محاسباتی بر اساس نظریه ی دینامیک مولکولی (MD) کار می کندکه در ابتدا در فیزیک نظری در دهه ۱۹۵۰ استفاده شد اما امروزه بیشتر در علم مواد و زیست مولکول بکار می‌رود و همانگونه که بیان شد لمپس قابلیت شبیه سازی سیستم های زیستی و مهندسی را دارا می باشد.


در مورد ساختارهای شبیه سازی شده با استفاده از این نرم افزار می توان به موارد زیر اشاره نمود:
   • سیستم های پریودیک
   • ذرات درشت دانه
   • مولکول های ارگانیک
   • فلزات
   • پلیمرها
   • DNA
   • پروتئین
   • ذرات کروی و بیضوی با اندازه معین
   • …


ویژگی های فنی

نرم افزار LAMMPS با استفاده از زبان برنامه نویسی C++ تهیه گردیده و توسعه دهنده ی آن Sandia National Laboratories می باشد که این بسته ی محاسباتی را تحت پروانه GPL منتشر کرده است. از مهمترین ویژگی های فنی این نرم افزار می توان به موارد زیر اشاره نمود:
   • قابلیت اجرا شدن به صورت موازی و سریال
   • اجرای شبیه سازی ها با استفاده از فایل Input
   • قابلیت محاسبات بر روی GPU ها
   • قابلیت توسعه پذیری بالا
   • اپن سورس بودن
   • قابلیت اجرای چند شبیه سازی به وسیله ی یک فایل Input
   • قابلیت جفت شدن با سایر نرم افزارها
   • …


خروجی های  LAMMPS

با استفاده از شبیه سازی های انجام شده توسط این بسته ی محاسباتی می توان بسیاری از ویژگی های ترمودینامیکی و کلاسیکی سیستم های مورد بررسی را بدست آورد. تعدادی از مهمترین خروجی های حاصل از اجرای بسته محاسباتی لمپس که با استفاده از آن می توان خواص مکانیکی و ترمودینامیکی مختلفی از سیستم شبیه سازی شده را محاسبه نمود را در قسمت زیر فهرست کرده ایم:

   • Log file شامل اطلاعات ترمودینامیکی سیستم شبیه سازی شده
   • خروجی از مکان و سرعت هریک از اتم های شبیه سازی شده در هر لحظه دلخواه از زمان شبیه سازی
   • نمایش مقادیر انرژی، دما، فشار و … اتم های شبیه سازی شده
   • میانگین گیری فضایی و زمانی از مشخصات تک تک اتم ها
   • ارائه خروجی قابل نمایش گرافیکی از رفتار سیستم در بازه های زمانی شبیه سازی در فرمت هایی مختلف از قبیل XYZ, XTC, DCD, CFG
   • …

 

سه شنبه, 18 دی 1397 ساعت 15:25

COMSOL

 معرفی  اجمالی نرم افزار کاربردی  COMSOL 

 

یک مجموعه کامل شبیه سازی است که می تواند معادلات دیفرانسیل سیستمهای غیر خطی را توسط مشتق های جزئی به روش المان محدود (FEM) در فضاهای یک، دو و سه بعدی حل نماید. این نرم افزار می تواند در حضور چالش هایی نظیر میدان های الکترومغناطیسی، کشش، دینامیک سیالات و دینامیک گاز به خوبی راهگشا باشد. Comsol همچنین فرصتی براي تحلیل و شبیه سازی یه ساختار نمونه در قالب یک فرمول ریاضی (در فرم معادلات) و فیزیکی (انتخاب مدل فیزیکی، به عنوان مثال مدل فرایند انتشار) را به کاربر می دهد.

بدیهی است، در هر مورد سیستم معادلات حل خواهد شد، تفاوت فقط در امکان استفاده از سیستم های فیزیکی و جسمی و واحدها نهفته است. به اصطلاح حالت فیزیکی، می توان از معادلات پیش تعریف شده برای اکثر پدیده های انجام گرفته در علوم و فناوری استفاده کرد، مانند :

انواع روشهای انتقال حرارت و برق، تئوری الاستیسیته، نفوذ مولکولی و انتقال جرم و انتشار، انتشار موج ، جریان سیال و …

 


 تاریخچه  تولید

این نرم افزار در سال 1986 توسط دانشجویان مؤسسه سلطنتی فناوری سوئد ایجاد شد و نیز نام قبلی این نرمافزار FEMLAB بوده است و از سال 2005 به COMSOL Multiphysics تغییر نام داده است.
با استفاده از نرمافزار COMSOL Multiphysics می توان طراحی و شبیه سازی پروژههاي مهندسی برق، مکانیک، علوم زمین، شیمی، فیزیک، نجوم و کوانتوم را انجام داد.

همچنین این برنامه امکان تعامل با نرمافزارهای مهندسی دیگر مانند CATIA و Matlab را دارد.
برخی از قابلیت ها و ماژول هاي نرم افزار

 

AC/DC Module

Acoustics Module

Batteries & Fuel Cells Module

CAD Import Module

CFD Module

Chemical Reaction Engineering Module

Corrosion Module

ECAD Import Module

Electrochemistry Module

Electrodeposition Module

Geomechanics Module

Heat Transfer Module

MEMS Module

Molecular Flow Module

Multibody Dynamics Module

Nonlinear Structural Materials Module

Optimization Module

Particle Tracing Module

Pipe Flow Module

Plasma Module

RF Module

Semiconductor Module

Structural Mechanics Module

Subsurface Flow Module

Wave Optics Module

File Import for CATIA V5

LiveLink for AutoCAD

LiveLink for Creo Parametric

LiveLink for Excel

LiveLink for Inventor

LiveLink for MATLAB

LiveLink for Pro/ENGINEER

LiveLink for Solid Edge

LiveLink for SolidWorks

LiveLink for SpaceClaim

Material Library

 


سرفصل های کارگاه آموزشی شبيه سازی با استفاده از نرم افزار Comsol

   ۱.آموزش تکنیک های لازم براي شبیه سازی یک قطعه

   ۲.آشنایی با نرم افزار، ماژول ها و قابلیت های آن

   ۳.آموزش کار با نرم افزار

   ۴.بررسی تخصصی مودهای      

        Radio Frequency

       Structural Mechanics

       Heat Transfer

       Fluid Flow …

   ۵.بررسی و شبیه سازي مثال هاي نمونه

   ۶.شبیه سازی نوري سلول خورشیدی

   ۷.شبیه سازی ادوات پلاسمونی

   ۸.MEMS

   ۹.مقره های الکتریکی

 ۱۰.شارش گرما

 

بزودی کارگاه های آموزشی و نیز فیلم های جدید در این حوزه در اختیار دانشجویان و اساتید محترم قرار خواهد گرفت 

برای دسترسی بهتر و اطلاع رسانی سریعتر در خبر نامه  NRTC عوض شوید و یا علاقه مندی خود را برای شرکت در نظرات زیر وارد فرمایید. 

 

  

 

سه شنبه, 18 دی 1397 ساعت 15:23

OpenMX

 

OpenMX :

بسته نرم افزاری متن باز، برای محاسبات سیستم‌های نانومقیاس و برپایه نظریه تابعی چگالی با استفاده از شبه پتانسیل‌های نرم‌کنسرواتیو و اربیتال‌های شبه اتمی جایگزیده می‌باشد.  متد ها و الگوریتم‌های استفاده شده برای محاسبات در بسته نرم افزاری OpenMX با دقت فراوان مخصوص محاسبات موازی بر پایه‌ی اصول اولیه برای سیستم‌های نانو مقیاس به ویژه سیستم‌هایی با تعداد اتم های فراوان در حدود چند هزار اتم طراحی شده است. از بسته OpenMX می‌توان برای محاسبه خواص ساختاری، الکتریکی، مغناطیسی و ترابردی بلورها و حتی مولکول‌ها و مواد بر پایه کربن و همچنین مولکول های زیستی بهره جست. علاوه بر این OpenMX دارای قابلیت محاسبه منحنی جریان ولتاژ در سیستم های ترابردی است. از جمله نقاط قوت OpenMX بهره جستن از شبه پتانسیل‌های نسبیتی می‌باشد که قابلیت محاسبات نسبیتی را نیز فراهم می‌آورد.

به عنوان مثال محاسبات مربوط به ساختار نواری و خواص مغناطیسی مواد عایق جدید که به عایق های توپولوژیکی معروف هستند با استفاده از OpenMX به سادگی و با دقت بالا امکانپذیر است. به علاوه محاسبات ترابردی آن‌ها (در حالت اجرای موازی) نیز با سرعت و دقت بیشتر ار بسته‌های نرم افزاری مشابه انجام می‌شود. بهره جستن از شبه پتانسیل‌های نسبیتی مزیتی قابل ملاحضه می‌باشد که امکان بررسی خواص فیزیکی  از جمله خواص ترابردی موادی که در آن‌ها برهمکنش‌های نسبیتی قابل ملاحظه است را فراهم می‌آورد، این در صورتی است که پکیج های مشابه مانند Siesta قادر به محاسبه خواص فیزیکی در حضور برهمکنش‌های نسبیتی نمی‌باشد.


قابلیت های بسته نرم افزاری OpenMX

• محاسبه انرژی کل سیستم و نیروی وارد بر اتم ها
• محاسبات بر پایه تقریب های GGA و LDA-LSDA-Noncolinear-LSDA برای محاسبات اصول اولیه از قبیل ساختار نواری، خواص ترابردی و مغناطیسی
• محاسبات ساختار نواری و خواص ترابردی بر پایه روش LDA+U
• بهینه‌سازی شبه پتانسیل‌ها با روش وردشی برای ساختار مورد مطالعه
• محاسبات تمام نسبیتی برای سیستم‌های دارای اثرات نسبیتی
• محاسبات ساختار نواری و خواص الکترونی و ترابردی برپایه روش Non-collinear DFT
• محاسبه قطبش ماکروسکوپیکی و فاز بری
• استفاده از روش (Krylov subspace method for O(N) and Divide-conquer (DC برای محاسبه ویژه مقادیر انرژی
• محاسبه پارامتر برهمکنش تبادلی
• اسکن تصاویر میکروسکوپ تونل زنی (STM)
• دوپینگ بار الکتریکی
• محاسبه خواص الکترونی و مغناطیسی و خواص ترابردی در حضور میدان الکتریکی یکنواخت
• بهینه سازی ساختار شبکه
• محاسبات ترابردی در حضور بر همکنش‌های نسبیتی و اسپین مدار با استفاده از روش تابع گرین غیر تعادلی
• بررسی برهمکنش اسپین-مدار
• تولید توابع جایگزیده ونیر و محاسبه قدرت هاپینگ بین اتم‌ها در ساختارهای مختلف
• محاسبه دینامیک مولکولی
• محاسبه چکالی حالت جزئی و چگالی حالت کل
• قابلیت اجرای موازی
• تولید فایل‌های خروجی سازگار با فرمت های Xcrysden – Vesta

از مهمترین قابلیت‌های بسته نرم افزاری OpenMX می‌توان به سرعت قابل ملاحظه محاسبات در عین دارا بودن دقت بالای آن اشاره کرد.

 

مقایسه OpenMX با VASP و Wien2k
بسته نرم افزاری Openmx تحت زبان C نوشته شده است و به راحتی بر روی سیستم عامل‌های آرپی‌ام و دبیان لینوکس نصب می شود. از خصوصیات بارز بسته نرم‌افزاری Openmx می‌توان به سرعت و دقت بالای آن اشاره نمود. به طوری که نتایج این بسته نرم افزاری قابل مقایسه با نتایج VASP می‌باشد. همچنین Openmx بسیار شبیه به بسته نرم‌افزاری SIESTA می‌باشد. با این حال دارای قابلیت‌های بیشتری نسبت به SIESTA در زمینه برهم‌کنش‌های نسبیتی و خواص ترابردی است. بسته نرم‌افزاری SIESTA به دلیل دارا نبودن شبه پتانسیل‌های نسبیتی امکان بررسی موادی که در آنها اثرات نسبیتی قوی است نمی‌باشد. در این قسمت سعی خواهیم کرد که مقایسه اجمالی بین Openmx و VASP و Wien2k ارائه کنیم.

Lithium iron silicate
به عنوان مثال برای سیستمی lithium iron silicate که در آن انرژی برهمکنش لیتیم مورد نظر بود، بعد از انتخاب پارامتر Smearing , mixing parameters , الگوریتم محاسبه در دمای 1000K برای بسته محاسباتی Openmx به صورت زیر تنظیم شد در صورتی که بسته VASP از تنظیمات ALGO=fastبرای محاسبه استفاده کرد.

scf.Mixing.Type rmm-diisk
scf.maxIter 100
scf.Init.Mixing.Weigth 0.01
scf.Min.Mixing.Weight 0.001
scf.Max.Mixing.Weight 0.100
scf.Kerker.factor 10.0
scf.Mixing.StartPulay 15
scf.Mixing.History 30
scf.ElectronicTemperature 1000.0

محاسبات به صورت خودسازگار انجام شد. بسته نرم افزاری VASP بعد از ۵۳ بار تکرار حلقه خودسازگار به مرحله همگرایی رسید و Openmx بعد از ۶۲ بار تکرار به مرحله همگرایی رسید.

نانو تیوب کربن با تعداد ۵۱۲ اتم کربن
در مرحله بعدی محاسبات را برای نانوتیوب کربنی شامل ۵۱۲ اتم کربن انجام شد که در آن مقادیر و پارامترهای زیر برای

:Openmx
<Definition.of.Atomic.Species
C C6.0-s2p2d1 C_PBE13
H H6.0-s2p2d1 H_PBE13
<Definition.of.Atomic.Species

در نظر گرفته شده بود و برای VASP پارامتر‌ها به صورت زیر بودند.

ENCUT=300
ENMAX= 400 eV
ALGO=fast
PREC=Normal

Openmx بعد از ۶۴ بار تکرار حلقه همگرا شد و VASP بعد از ۳۴ بار تکرار. محاسبات به صورت spin-polarized در نظر گرفته شده بود. بعد از اتمام محاسبات نتیجه ممان مغناطیسی بدست آمد از Openmx دقیقا برابر با نتیجه VASP بود.
با این حال اگر محاسبات را به صورت موازی انجام دهیم آن روی سکه که نقطه قوت Openmx است ظاهر خواهد شد. در قسمت قبلی مشاهده کردیم که نتایج بدست آمده از Openmx دقیقا برابر با VASP می باشد. در این قسمت می خواهیم مقایسه ای بین سرعت آنجام محاسبات در Openmx و VASP انجام دهیم . نمودارهای زیر مقایسه‌ای بین سرعت انجام محاسبات برای این دو بسته نرم افزاری انجام می دهد.

 

OpenMXChart

در این لینک مقایسه ای بین محاسبه ساختار نواری محاسبه شده توسط Wien2k و Openmx انجام شده است. برای مشاهده ساختار نواری اتم مورد نظر در ساختار‌های آورده شده کافیست روی اتم مورد نظر کلیک کنید و نتایج قابل مشاهده خواهد بود.
Openmx در عین رایگان بودن و متن باز بودن از لحاظ دقت محاسبات با VASP و Wien2k برابری می کند ولی Openmx در محاسبه به صورت موازی دارای سرعت انجام محاسبات بسیار بیشتری از VASP و Wien2k می باشد.


 دوره ی آموزشی Openmx

دوره ی آموزشی Openmx در دو سطح مقدماتی و پیشرفته برگزار می شود. مباحث آموزش داده شده در هر سطح به شرح زیر می باشد:


سطح مقدماتی:
• اهمیت و جایگاه فیزیک/شیمی محاسباتی.
• نصب بسته محاسباتی آیفورت و Openmx
• نحوه‌ی ورودی نویسی و معرفی ساختار مورد نظر Openmx و انجام تنظیمات اولیه.
• بهینه‌سازی ساختار مورد مطالعه و محاسبه طول و زوایای پیوندی و شکل کلی ساختار با استفاده از تقریب های LDA-GGA-LSDA- Noncolinear LSDA
• آموزش طریقه رسم و مشاهده چگالی بار و اسپین با استفاده از نرم افزارهای Vesta-Xcrysden
• آموزش محاسبه ساختار نواری و چگالی حالت کلی و چگالی حالت جزیی
• آموزش محاسبه جریان ولتاژ و خواص ترابردی

سطح پیشرفته:
• بررسی اثر میدان الکتریکی و مغناطیسی یکنواخت
• بررسی خواص ترابردی در حضور بر همکنش اسپین – مدار و خواص اسپینترونیکی
• بررسی محاسبه توابع جاگزیده و نیز و محاسبه انرزی جایگاهی و هاپینگ بین اتم ها
• بهینه سازی شبه پتانسیل در ساختار مورد نظر با استفاده از روش وردشی
• بررسی بر همکنش هابارد
• بررسی دینامیک مولکولی و استفاده از آن برای بهینه سازی شبکه

 

 

سه شنبه, 18 دی 1397 ساعت 15:22

Materials Studio

 

Materials Studio :

متریال استدیو یک محیط مدل سازی و شبیه سازی کامل است که به محققان علم مواد و شیمی و فیزیک امکان توسعه مواد جدید از طریق پیش بینی روابط بین ساختار اتمی و مولکولی مواد با خواص و رفتار آنها را می دهد. با استفاده از متریال استدیو محققان صنایع مختلف می توانند مواد بهتر از جمله دارو، کاتالیزور، پلیمر و کامپوزیت، فلزات و آلیاژها، باتری و سلول های سوختی، نانومواد و … را مهندسی کنند.


متریال استدیو در عین پیشرفته بودن دارای محیط آسان برای مدلسازی و ارزیابی عملکرد و رفتار مواد است. با استفاده از متریال استدیو، محققان علم مواد مزیت های زیر را تجربه کرده اند:

   • کاهش در هزینه و زمان همراه با آزمایش ها و تست های فیزیکی از طریق نمایش مجازی
   • بهبود درک پایه ای از رابطه بین ساختار اتمی و مولکولی با خواص و رفتار مواد
   • قابلیت استفاده از علوم محاسباتی به عنوان مکملی برای آزمایش های آزمایشگاهی
   • اجرای سریع تر ، بهتر و هزینه مناسب تر نسبت به آزمایش های آزمایشگاهی برای ایده ها و توسعه های جدید در فرآیندها

متریال استدیو طیف کاملی از قابلیت های شبیه سازی از ابزار کوانتومی، اتمی ، مزو، آماری، تحلیلی فراهم می کند. این طیف گسترده از ابزار ها محققان را قادر به ارزیابی مواد در اندازه های طولی و مقیاس های زمانی مختلف به منظور پیش بینی دقیق تر و ارزیابی عملکرد در کوتاه ترین زمان ممکن می کند.

 


ابزار های کوانتومی در Materials Studio

متریال استدیو طیف وسیعی از ابزارهای مبتنی بر مکانیک کوانتومی برای مولکول ها و ساختارهای دوره ای از جمله روش تابعیت چگالی (DFT، (QM/MM و روش های نیمه تجربی فراهم می کند. این ابزارها نتایج دقیقی را برای خواص ساختاری، ترموفیزیکی، الکترونیکی و نوری مواد پیش بینی می کند.

 

CASTEP: این ابزار خواص جامدات، فصل مشترک و سطوح را برای طیف گسترده مواد از جمله مواد نیمه هادی، سرامیک ها، فلزات با استفاده از روش تابعیت چگالی صفحه تخت پیش بینی می کند.

DMol3: این ماژول با استفاده از DFT ساختار الکترونی و خواص مولکول های آلی و غیرآلی، کریستال های مولکولی، جامدات کووالانسی، جامدات فلزی را پیش بینی می کند.

DFTB+: این ماژول ابزاری برای شبیه سازی خواص الکترونیکی مواد می باشد. این ماژول با استفاده از روش تابعیت چگالی بر پایه تقریب Tight-Binding قادر به شبیه سازی کوانتومی سیستم هایی با ابعاد بزرگ است.

NMR CASTEP: این ابزار شیف شیمیایی NMR و تانسور گرادیان میدان الکتریکی را با استفاده از اصوا اولیه پیش بینی می کند. این تکینیک را می توان برای محاسبه شیفت NMR هم مولکول ها وهم جامدات برای طیف گسترده ای از مواد سرامیکی و نیمه هادی بکار برد.

ONETEP: این ابزار قادر به محاسبات اصول اولیه یک سیستم تا چندهزار اتم با استفاده از روش DFT می باشد.

QMERA: این ابزار با بکار گیری روش QM/MM دقت کوانتومی را با سرعت محاسبات میدان نیرو ترکیب می کند. این رویکرد اجازه مطالعه سیستم های بزرگ با انجام محاسبات دقیق را می دهد.

VMAP: این ابزار قادر به پیش بینی سریه بسیاری از خواص فیزیکی و شیمیایی مولکول های ارگانیک و غیر ارگانیک با استفاده از تکنیک اوربیتال مولکولی نیمه تجربی است. این ابزار یک رویکرد میانی بین تکنیک میدان نیرو و تکنیک اصول اولیه است.


ابزارهای شبیه سازی کلاسیکی در Materials Studio

متریال استدیو طیف وسیعی از روش های کلاسیکی مبتنی بر برهم کنش اتم ها و مولکول ها شامل دینامیک مولکولی (MD)، دینامیک شبکه و روش های مختلف مونت کارلو (MC) بر پایه میدان های نیرو را رائه می دهد.

Adsorption Locator: این ابزار مکان های جذب با کمترین انرژی مولکول ها بر روی سطوح دوره ای و غیر دوره ای را پیدا می کند.

Amorphous Cell: این ابزار امکان ساخت سیستم های پیچیده آمورف برای تعیین خواص آن را فراهم می کند.

Blends: این ابزار دیاگرام فاز و پارامترهای برهم کنشی برای مایع-مایع، پلیمر- پلیمر و فاز تعادل را پیش بینی می کند.

Conformers: الگوریتم های جستجوی کنفورماسیونی و ابزار تجزیه و تحلیل برای توصیف ساختار مولکولی و انعطاف پذیری را فراهم می کند.

COMPASS: کامپس یک میدان نیرو است که قادر به پیش بینی خواص ساختاری، کنفورماسیونی،ارتعاشی، ترموفیزیکی برای طیف گسترده ای از مولکول های منزوی و در فاز چگال برای دما و فشار ها مختلف است.

Forcite Plus: این ابزار روش های مکانیک و دینامیک مولکولی برای مولکول ها و سیستم های دوره ای ارائه می دهد. این ابزار شامل طیف گسترده ای از امکانات تحلیلی برای پیش بینی خواص مکانیکی، پخش، تغییرات چگالی،چگالی انرژی همبستگی، تابع خودهمبستگی دوقطبی است. میدان های نیرو که در این ابزار پشتیبانی می شود شامل COMPASS ، CVFF ، PCFF و میدان نیروی جهانی(عمومی).

GULP: ابزاری برای اپتیماز کردن مواد است. این ابزار شامل طیف گسترده ای از میدان های نیرو برای فلزات، اکسیدها، نیمه هادی های معدنی و سیستم های کوولانسی است.

Sorption: ابزاری برای پیش بینی خواص پایه ای پدیده های جذب و جداسازی مانند ایزوترم جذب و ثابت هنری است.


ابزارهای شبیه سازی مزومقیاس در  Materials Studio

روش های مزو در متریال استدیو مبتنی بر رویکرد درشت دانه است که به موجب آن گروه ای از اتم ها توسط یک دانه (مهره) جایگزین می شوند. این روش قادر به مدل سازی در مقیاس های طولی و زمانی فرا تر از روش های کلاسیکی است.

MesoDyn: این ابزار مبتنی بر روش تابعیت چگالی کلاسیکی برای مطالعه رفتار سیستم مایعات و پلیمرهای پیچیده به خصوص فاز جدایی آنها در مقیاس های طولی و زمانی بلند است.

Mesocite: یک ماژول شبیه سازی درشت دانه برای مقاس های طولی نانومتر تا میکرو متر و مقیاس های زمانی نانوثانیه تا میکرو ثانیه است.


ابزارهای تحلیلی در Materials Studio

ابزار های تحلیلی برای بررسی، پیش بینی و اصلاح ساختار بلوری و رشد بلور استفاده می شوند:

Morphology: این ابزار امکان پیش بینی شکل کریستال از ساختار اتمی آن را می دهد.

Polymorph Predictor: این ابزار امکان پیش بینی پلی مورف شدن را با استفاده از ساختار مولکولی می دهد.

Reflex: این ابزار طرح پراش پودری اشعه ایکس، نوترون و الکترون را پیش بینی می کند.


 

معرفی دوره آموزشی Materials Studio

این دوره ابزارهای کلاسیکی نرم افزار متریال استدیو (شبیه سازی دینامیک مولکولی و مونت کارلو) آموزش داده می شود.

جلسه اول: شبیه سازی دینامیک مولکولی و مونت کارلو

   ۱- معرفی روش شبیه سازی دینامیک مولکولی
      ۱-۱ معادله های دیفرانسیل حرکت و روش های حل آن
      ۱-۲ مقدمه ای بر مکانیک آماری
      ۱-۳ تعریف جعبه شبیه سازی، شرایط اولیه سیستم و شرایط مرزی مختلف، ایجاد آنسامبل
      ۱-۴ معرفی میدان های نیرو و روش محاسبه نیروهای بلند برد
      ۱-۵ روش های کاهش زمان محاسبات
      ۱-۶سازماندهی شبیه سازی، تعادل و تحلیل نتایج
   ۲- معرفی روش شبیه سازی مونت کارلو
      ۲-۱ الگوریتم متروپلیس مونت کارلو
      ۲-۲ الگوریتم گرند کانونی مونت کارلو
      ۲-۳ الگوریتم مونت کارلوی جنبشی

جلسه دوم: آموزش شبیه سازی دینامیک مولکولی و مونت کارلو با استفاده از نرم افزار Materials Studio

   ۱- معرفی نرم افزار وقابلیت های آن
   ۲- ایجاد ساختار مورد نیز
   ۳- بهینه سازی ساختار از نظر انرژی و موقعیت مکانی
   ۴- معرفی ماژول های Discover وForcite
   ۵- بررسی ابزارهای کاربردی و آنالیز نتایج
   ۶- مثال های کاربردی از جمله شبیه سازی نانو سیم، نانو ذرات، نانولوله های کربنی، فولرن، گرافن ،برهم کنش پلیمر با نانوساختار ها، شبیه سازی نانوکامپوزیت ها و …
   ۷- معرفی ماژول های Kinetix و Sorption
   ۸- مثال های کاربردی از جمله جذب سطحی گاز بر روی نانو لوله کربنی ،اکسیداسیون سطوح جامدات و نانوساختارهاو …

 

صفحه6 از13

7 روز هفته، 24 ساعته پاسخگوی شما هستیم

social 16social 13social 09 social 05