Η μέθοδος της μοριακής δυναμικής και οι εφαρμογές της σε κατεργασίες νανοκλίμακας - Δουρίδας, Επαμεινώνδας (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Τεχνολογίας των Κατεργασιών. Εργαστήριο Κατεργασιών των Υλικών (Μηχανουργικό και Μηχανολογικό Εργοστάσιο), 2016)
Πραγματοποιούμε προσομοιώσεις σε ηλεκτρονικό υπολογιστή, με την ελπίδα για την κατανόηση των ιδιοτήτων των συγκροτημάτων των μορίων όσον αφορά τη δομή τους και τις μικροσκοπικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους. Αυτό χρησιμεύει ως συμπλήρωμα των συμβατικών πειραμάτων, δίνοντάς μας τη δυνατότητα να μάθουμε κάτι νέο, κάτι που δεν μπορεί να βρεθεί με άλλους τρόπους. Οι δύο κύριες οικογένειες της τεχνικής προσομοίωσης είναι αυτές της μοριακής δυναμικής (MD, από την αγγλική ορολογία Molecular Dynamics) και του Μόντε Κάρλο (MC, Monte Carlo κατά αντιστοιχία με τα προηγούμενα). Επιπλέον, υπάρχει μια ολόκληρη γκάμα υβριδικών τεχνικών που συνδυάζουν χαρακτηριστικά και από τις δύο αυτές τεχνικές. Η παρούσα διπλωματική εργασία θα επικεντρωθεί στην τεχνικής προσομοίωσης Molecular Dynamics (MD). Το προφανές πλεονέκτημα της MD απέναντι στην MC είναι ότι δίνει μια άποψη για τις δυναμικές ιδιότητες του συστήματος, τους συντελεστές μεταφοράς, τις εξαρτώμενες από τον χρόνο αποκρίσεις σε διαταραχές και τις ρεολογικές ιδιότητες . Η προσομοίωση στον υπολογιστή ενεργεί ως γέφυρα μεταξύ της μικροσκοπικής κλίμακας μήκους και χρόνου και του μακροσκοπικού κόσμου του εργαστηρίου. Παρέχει μια καλή πρόβλεψη στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μορίων, και σχετικά «ακριβείς» εικασίες γενικών ιδιοτήτων. Οι προβλέψεις είναι «ακριβείς», υπό την έννοια ότι μπορούν να γίνουν τόσο ακριβείς όσο θα θέλαμε, με την επιφύλαξη των περιορισμών που επιβάλλονται από το κόστος του υπολογιστή μας. Ταυτόχρονα, η κρυμμένη λεπτομέρεια πίσω από τις χονδρικές μετρήσεις μπορεί να αποκαλυφθεί. Ένα παράδειγμα είναι η σύνδεση μεταξύ του συντελεστή διάχυσης και της εξίσωσης αυτοσυσχέτισης της ταχύτητας (το πρώτο είναι εύκολο να μετρηθεί πειραματικά, το τελευταίο πολύ πιο δύσκολο). Η προσομοίωση λειτουργεί ως γέφυρα και με μια άλλη έννοια, μεταξύ θεωρίας και πειράματος. Μπορούμε να δοκιμάσουμε μια θεωρία με τη διεξαγωγή μιας προσομοίωσης, χρησιμοποιώντας το ίδιο μοντέλο. Μπορούμε να δοκιμάσουμε το μοντέλο σε σύγκριση με τα πειραματικά αποτελέσματα. Μπορούμε επίσης να πραγματοποιήσουμε προσομοιώσεις με τον υπολογιστή που είναι δύσκολο ή αδύνατο στο εργαστήριο (για παράδειγμα, πειράματα και δοκιμές που απαιτούν ακραίες θερμοκρασίες ή πιέσεις). Τελικά μπορεί να θέλουμε να κάνουμε άμεσες συγκρίσεις με πειραματικές μετρήσεις πάνω σε συγκεκριμένα υλικά, όπου στη συγκεκριμένη περίπτωση ένα καλό μοντέλο των μοριακών αλληλεπιδράσεων να κρίνεται απαραίτητο. Ο στόχος λοιπόν της μοριακής δυναμικής είναι να μειώσει στο ελάχιστο το ποσοστό της εικασίας στη διαδικασία αυτή.