Пишу о своей жизни, науке и компьютерах.
Ctrl + ↑ Позднее

Новый ролик с молекулами

15 января 2012, 12:50
Как я писал ранее, я не прекратил баловаться с эффектами 3D для улучшения восприятия объемных фигур. В частности, я сделал несколько правок в настройках камеры и добавил фон с текстурой к видео, которое я выложил в декабре. Получилось немного лучше, мне так кажется. Вот собственно и видео:



Повторю, что для просмотра необходимы анаглифные очки с красным и синим стеклами.

Квантово-химические расчеты

18 декабря 2011, 13:58
Чтобы не ужасать читающих, я для начала поясню что такое квантово-химические расчеты. Как известно, все окружающие нас вещества состоят из малых частиц: молекул, атомов, протонов, электронов и еще целого зоопарка других. Для описания всего этого многообразия в начале XX века ученые развили аппарат квантовой механики. Основная идея которой заключается в использовании для чистых состояний волновых функций или матрицы плотности для смешанных, через которые можно вычислить плотность вероятности найти частицу в пространстве. Но так как системы составленные из названных выше частиц чрезвычайно сложные, решить уравнение Шредингера аналитически не представляется возможным.

Но сделав ряд допущений и упрощений можно перейти к довольно большой системе уравнений. Процедура перехода от настоящего уравнения Шредингера с гамильтонианами учитывающими все взаимодействия к более простой модели хорошо описана, например, в книжке «Теория строения молекул» Минкин В.И., Симкин Б.Я., Миняев Р.М.. Есть очень много литературы, которая поможет разобраться в этом переходе, но основные идеи в ней полностью совпадают. Таким образом вся задача сводится к расчетам на компьютере.

При помощи квантово-химических расчетов можно определять оптимальную геометрию системы, колебательные спектры, энергии основных состояний, термодинамические параметры (хотя одно из приближений приводит к тому, что ядра атомов не движутся, а следовательно температура равна абсолютному нулю), параметры электрических полей и распределения электронной плотности. Совместное использование расчетов и экспериментальных методов приводит к получению новых данных и позволяет проверить или объяснить результаты экспериментов. Также есть куча программного обеспечения, при помощи которого можно запросто сделать такие картинки, как ниже, а если нарисовать еще и поверхности с отражением на них, например, частичных зарядов, то получится очень красивая и наглядная иллюстрация к какому-нибудь учебнику.


Программное обеспечение непосредственно для расчетов можно найти как платное, так и бесплатное. Все зависит от возможностей исследователя. Из платного ПО я отмечу Gaussian, а из бесплатного Firefly, потому что с ними я работал и даже напишу позже что-нибудь про то, как это делать. Gaussian стоит очень дорого, но к счастью, СПбГУ купил лицензию хотя бы на старую версию. Обе программы распараллелены и могут запускаться на суперкомпьютерах. Высокая производительность расчетов очень важна для ученых, потому что большие системы или высокая точность влекут за собой большой объем вычислений. Они могут занимать несколько месяцев компьютерного времени на большом количестве процессоров. Такое время намного лучше, чем годами считать на обычном компьютере.

Я занимаюсь растворами простейших аминокислот и применяю КХ-расчеты для определения микроструктуры и параметров электрических полей. Из градиентов полей в местоположениях молекул воды можно определить параметры взаимодействий, которые будут задавать поведение водного окружения.

Конференция «Магнитный резонанс и его приложения»

4 декабря 2011, 14:46
Это еще одна конференция, в которой я участвовал. Из названия ясно, о чем была основная масса докладов. Я выступил бы с той же темой что и на Science and Progress, если бы не одна идея. Она пришла моему научному руководителю за неделю до конференции, и формулировалась примерно так:
Ребята, а придумайте какой-нибудь нестандартный метод представления доклада... А. В. Донец
У нашей группы было несколько задумок, но мы выбрали, наверное, самые адекватные из них: 3D-ролики с молекулами и поменяться материалами, чтобы придать последовательности рассказу и сделать длинный доклад на час. В результате нужно было очень быстро осознать ту часть материала, которую мне рассказали, и подготовить видео. После раздела, мне досталась часть как раз с квантово-химическими расчетами. Сейчас я не буду писать про них подробно, скажу лишь о том, что результаты расчета оптимальных геометрий молекул можно было представить на при помощи трехмерных моделей. А так как мы делали необычный доклад, мы сделали стереоскопические 3D-ролики.

Самым бюджетным вариантом оказалось использовать анаглифные очки по 15 рублей за штуку. На конференции был один человек, который говорил, что есть поляризующие очки для 3D, и что анаглиф — это старье. Он конечно, прав, но покупать 50 очков за 15 и за 250 рублей, это разные вещи. Тем более, что все делалось из своего кармана. То, что получилось можно посмотреть на этом видео (нужны очки):



Мне понравилось делать такие ролики. При помощи них можно действительно хорошо понять структуру молекул, все очень наглядно. Может быть от меня будут еще ролики с молекулами.

Лучший доклад в секции

23 ноября 2011, 18:53
Я сделал сайт rabdano.ru более динамичным: установил CMS «е2 Эгея» и кое-что настроил. Я думаю, что это логично. Может быть я буду писать что-то, а может мне не будет хватать на это времени, в любом случае я уже все сделал. Но я хотел написать не об этом.

Science and Progress
На прошлой неделе на физическом факультете СПбГУ прошла конференция «Наука и прогресс». Я участвовал в ней с устным докладом, и он оказался лучшим. В моей секции («Резонансные явления в конденсированных веществах») их было всего 5, потому что эта секция организована впервые. Тем не менее, получить приз за лучший доклад в ней было приятно. Тем более что, я угадал, что будут вручать, за 2 дня до награждения. Это была флешка и календарик, хотя я думал будет блокнот и флешка.

Так как я занимаюсь ЯМР, то тема моего доклада может казаться, эээ. В общем, я исследую гидратацию аминокислот методами ядерной магнитной релаксации и квантовой химии. Тоесть двумя методами: практическим и расчетами на компьютере. В результате исследования я получаю координационные числа и подвижности молекул воды около заряженных сайтов аминокислоты.

Кстати, про расчеты на компьютере я возможно соберусь написать позже, это довольно большая тема. Можно долго писать про квантовую механику, а потом про сами расчеты например в GAMESS или Gaussian.