Multiscale Modeling of Complex Molecular Structure and Dynamics with MBN Explorer

این کتاب خوانندگان را با MesoBioNano (MBN) Explorer آشنا می کند - یک بسته نرم افزاری چند منظوره که برای مدل سازی سیستم های مولکولی در سطوح مختلف اندازه و پیچیدگی طراحی شده است. علاوه بر این، یک جعبه ابزار چند وظیفه ای و رابط ویژه طراحی شده - MBN Studio - را ارائه می دهد که تنظیم فایل های ورودی را امکان پذیر می کند، شبیه سازی ها را کنترل می کند و از تجسم و تجزیه و تحلیل بعدی نتایج به دست آمده پشتیبانی می کند. این کتاب متعاقباً شرحی سیستماتیک از قابلیت‌های این بسته نرم‌افزاری جهانی و قدرتمند در چارچوب علم مولکولی محاسباتی ارائه می‌کند و خوانندگان را از طریق کاربردهای آن در زمینه‌های تحقیقاتی متعدد در فیزیک زیستی و شیمیایی و علم مواد - از نانو راهنمایی می‌کند. - در مقیاس میانی.

MBN Explorer مخصوصاً برای محاسبه انرژی سیستم، بهینه‌سازی ساختار مولکولی و کاوش در جنبه‌های مختلف دینامیک حرکتی مولکولی و تصادفی مناسب است. این بسته امکان استفاده از طیف گسترده‌ای از پتانسیل‌های بین اتمی را فراهم می‌کند و می‌تواند به‌عنوان مثال، پیکربندی شود تا هر زیر مجموعه از یک سیستم مولکولی را به‌عنوان قطعات صلب انتخاب کند، هر زمان که کاهش قابل توجهی در تعداد درجات آزادی دینامیکی برای کارهای محاسباتی مورد نیاز باشد. MBN Studio به کاربران امکان می‌دهد به راحتی هندسه‌های اولیه را برای سیستم‌های مولکولی، مایع، کریستالی، گازی و هیبریدی بسازند که به عنوان ورودی برای شبیه‌سازی‌های بعدی خواص فیزیکی و شیمیایی آنها با استفاده از MBN Explorer عمل می‌کنند.

علی‌رغم جهانی بودن آن، کارایی محاسباتی MBN Explorer با سایر بسته های نرم افزاری تخصصی تر قابل مقایسه است و آن را به یک جایگزین چند منظوره مناسب برای مدل سازی محاسباتی سیستم های مولکولی پیچیده تبدیل می کند. تعدادی از مطالعات موردی مفصل ارائه شده در قسمت دوم این کتاب، سودمندی و کارایی MBN Explorer را در زمینه‌های خوشه‌های اتمی و نانوذرات، سیستم‌های زیست مولکولی، مواد نانوساختار، مواد کامپوزیت و سیستم‌های ترکیبی، کریستال‌ها، مایعات و گازها و همچنین نشان می‌دهد. در ارائه پشتیبانی مدل‌سازی برای فناوری‌های جدید و نوظهور.

آخرین اما نه کم‌اهمیت، با انتشار نسخه سوم MBN Explorer در بهار ۲۰۱۷، نسخه آزمایشی رایگان آن از وب‌سایت مرکز تحقیقات MBN در دسترس خواهد بود ( mbnresearch.com).

This book introduces readers to MesoBioNano (MBN) Explorer – a multi-purpose software package designed to model molecular systems at various levels of size and complexity. In addition, it presents a specially designed multi-task toolkit and interface – the MBN Studio – which enables the set-up of input files, controls the simulations, and supports the subsequent visualization and analysis of the results obtained. The book subsequently provides a systematic description of the capabilities of this universal and powerful software package within the framework of computational molecular science, and guides readers through its applications in numerous areas of research in bio- and chemical physics and material science – ranging from the nano- to the mesoscale.

MBN Explorer is particularly suited to computing the system’s energy, to optimizing molecular structure, and to exploring the various facets of molecular and random walk dynamics. The package allows the use of a broad variety of interatomic potentials and can, e.g., be configured to select any subset of a molecular system as rigid fragments, whenever a significant reduction in the number of dynamical degrees of freedom is required for computational practicalities. MBN Studio enables users to easily construct initial geometries for the molecular, liquid, crystalline, gaseous and hybrid systems that serve as input for the subsequent simulations of their physical and chemical properties using MBN Explorer.

Despite its universality, the computational efficiency of MBN Explorer is comparable to that of other, more specialized software packages, making it a viable multi-purpose alternative for the computational modeling of complex molecular systems. A number of detailed case studies presented in the second part of this book demonstrate MBN Explorer’s usefulness and efficiency in the fields of atomic clusters and nanoparticles, biomolecular systems, nanostructured materials, composite materials and hybrid systems, crystals, liquids and gases, as well as in providing modeling support for novel and emerging technologies.

Last but not least, with the release of the 3rd edition of MBN Explorer in spring 2017, a free trial version will be available from the MBN Research Center website (mbnresearch.com).