将所有东西组合在一起的力量如何实际起作用? 2017-08-09 12:03:10

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虽然越来越小的电子,医疗和生物设备对于这种技术的消费者来说是方便的,但化学工程师和材料科学家很难预测纳米级分子相互作用并确保这些系统能够正常工作

马萨诸塞大学阿默斯特分校的科学家们解释说,其原因在于这一级别的相互作用物理学很难

然而,他们在Langmuir期刊的最新版本中报告说,他们开发了一种新的计算和建模软件工具以及一个数据库系统,使专家更容易使用纳米级材料

这个开源项目被称为Gecko Hamaker,根据UMass Amherst物理主席Adrian Parsegian,博士生Jaime Hopkins和兼职教授Rudolf Podgornik,它允许用户访问大量不同的纳米级交互,这将有助于他们预测分子组织并评估新材料组合是否真正起作用

这些计算涉及称为范德瓦尔斯力的分子间吸引力

范德瓦尔斯力发生在DNA,碳纳米管,蛋白质和无机材料之间,控制在分子水平上发生的相互作用

研究人员认为,他们的工作可能为材料科学家以前无法获得的这一领域提供新的见解

Parsegian在一份声明中解释说,数据可以从广泛的应用中受益,创造者说“范德瓦尔斯力很小,但在纳米尺度上占主导地位”

“我们在深层物理学与新材料世界之间架起了一座桥梁

所有微型化,所有微米和纳米设计都受这些力和相互作用的支配,生物大分子如蛋白质和脂质膜的行为也是如此

这些关系决定了材料的稳定性

“”人们可以尝试将各种新材料放在一起,“他补充说

“这个新的数据库和我们的计算对于许多不同类型的科学家来说非常重要,这些科学家对胶体,生物分子工程,组装分子聚集体和处理病毒样纳米粒子以及处理膜稳定性和堆积的人都很感兴趣

它将有助于广泛的其他应用

“材料科学家,物理学主席指出,必须知道不同的分子是否会粘在一起

这是一项艰巨的任务,因此他们必须转向各种方法才能找到确定的方法

Gecko Hamaker包含的实验观察虽然显然与相互作用问题无关,但仍有助于评估范德瓦尔斯力量的大小

“我们的工作与其他方法根本不同,因为我们不仅谈论力量,也谈论扭矩,”Podgornik说

“我们的方法允许我们解决方向,这比简单描述范德瓦尔斯力更难,因为你必须在计算中添加更多细节

在基础层面上需要更多的努力来增加取向的自由度

“他补充说,这种方法使Gecko Hamaker能够解决非各向同性,非球形或其他复杂的分子形状

在这些情况下,他说,仅仅知道力量是不够的 - 科学家必须能够计算扭矩如何在方向上起作用

Podgornik指出,他们的软件能够提供有关最困难案件的详细信息

- 特写图片:UMass Amherst