Моделирование наноструктур

      Чтобы создать любой нанообъект, будь то наноробот либо новая молекула, нужно сначала в детально разработать ее структуру и технологию создания. Но как это сделать, если такие структуры даже невозможно увидеть? Чтобы избежать конструирования многочисленных дорог-их прототипов наносистем, чтобы понять, какая из них будет работать, а какая нет, инженеры используют модели.

      Молекулярные модели могут быть разными. В самом простом случае это физические модели из цветных шариков, украшающие школьные кабинеты химии. Такие модели предельно просты и наглядны, однако их достоверность оставляет желать лучшего. Ведь атомы – это отнюдь не твердые пластиковые шарики, а сложные физические системы, живущие по своим законам.

      Поскольку модели цветных шариков плохо отражают реальные свойства молекул, нанотех-нологи обычно используют компьютерные модели, в которых можно задать настоящие законы квантовой физики.

      Основанное на мощном математическом аппарате, компьютерное моделирование играет ключевую роль в разработке наносистем.

      Что же представляет собой компьютерное моделирование? Наверняка многие читатели имеют представление о различных САПР – системах автоматизированного проектирования (или

по_английски CAD – computer aided design). Обычные инженеры, дизайнеры и архитекторы давно используют преимущества компьютерного моделирования, применяя в работе известные

программы, такие как MathCAD, AutoCAD, ArchiCAD и т.п.

      Творчество молекулярного инженера очень похоже на творчество архитектора, проектирующего здание, который, в зависимости от назначения, рассчитывает его прочность, устойчивость, удобство строительства, стоимость, влияние окружающей среды и т.п. При этом большинство необходимых расчетов, основанных на теоретических данных, берет на себя компьютерная программа. При современном уровне знаний, позволяющем судить о квантовых законах с большой достоверностью, расчет и моделирование наноструктур стали вполне реальной задачей, сходной с обычными задачами CAD.

      Существуют несколько основных типов математического моделирования в нанотехнологии:

Табл 8. Примеры нанотехнологических CAD_программ