MATHEMATICAL MODEL OF CONDUCTING NANOPORE FOR MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS : научное издание

Описание

Перевод названия: МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОВОДЯЩЕЙ НАНОПОРЫ ДЛЯ РАСЧЕТОВ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2018

Идентификатор DOI: 10.31772/2587-6066-2018-19-4-677-682

Ключевые слова: проводящая нанопора, транспорт ионов, молекулярная динамика, conducting nanopore, Ion Transport, molecular dynamics

Аннотация: An electrostatic model of conducting nanopore is presented in the paper. The model does not require solution of the Poisson equation for the potential. This model is intended for use in simulation of transport phenomena of charged par- ticles in conducting nanopores by the method of molecular dynamics. This method is based on NewtoПоказать полностьюn’s equations of motion and it allows one to determine the variation of position, velocity and acceleration of particles with time. The electric field from the charge distributed over the nanopore surface is approximated by the field from fictitious point charges on the same surface. To verify the proposed model of fictitious charges system capacitance is calculated. The obtained values of capacitance are compared with classical results for conducting tubule and with the results obtained by the other similar method. The comparison shows that relative discrepancy between results is less than 10 %. There is a need to further develop the proposed model both in case of a large number of fictitious charges and in case when charged particles are in close proximity to the nanopore surface. The proposed method can be easily applied to an ar- bitrary shape nanopore. The model can be used in the development of various nanodevices, among them the devices used in life support systems of manned space vehicles. Представлена электростатическая математическая модель проводящей нанопоры. Расчет потенциала проводящей нанопоры не требует решения уравнения Пуассона. Модель предназначена для компьютерного моделирования транспорта заряженных частиц в проводящих нанопорах методом молекулярной динамики. Этот вычислительный метод основан на втором законе Ньютона и позволяет получить траекторию, кото- рая описывает положения, скорости и ускорения частиц со временем. Электрическое поле распределенного по поверхности нанопоры заряда аппроксимировано полем фиктивных точечных зарядов, расположенных на той же поверхности. Выполнено сравнение электроемкости системы фиктивных зарядов, рассчитанной предло- женным методом, с классическими решениями для проводящего тубулена и с решениями, полученными другим подобным методом. Предложенный метод показал достаточную точность (около 10 %) и предсказуемость поведения. Необходимо его дальнейшее исследование и развитие как для случая достаточно большого числа фиктивных зарядов, так и для случая достаточно сильного приближения ионов к поверхности нанопоры. Рас- смотренный метод введения фиктивных зарядов может быть легко применен к нанопорам произвольной формы. Результаты выполненного моделирования могут быть использованы при разработке различных нано- технологических устройств, в том числе используемых в качестве компонентов систем жизнеобеспечения пилотируемых космических аппаратов.

Ссылки на полный текст

Издание

Журнал: Сибирский журнал науки и технологий

Выпуск журнала: Т. 19, 4

Номера страниц: 677-682

ISSN журнала: 25876066

Место издания: Красноярск

Издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева

Авторы

Вхождение в базы данных