近日，東京大學(xué)的研究人員團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)軟件程序，能夠?qū)⒖臻g中物理量的分布轉(zhuǎn)換為3D打印數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)程序和其能夠產(chǎn)生的3D打印模型可以幫助科學(xué)家更好地可視化，并因此理解分子功能和原子中的電子的密度分布之間的關(guān)系。

      在東京大學(xué)固體物理研究所的技術(shù)專家Jun Yamazaki的領(lǐng)導(dǎo)下，研究團(tuán)隊(duì)通過將其生成的數(shù)據(jù)輸入到噴墨3D打印機(jī)來可視化展示并研究。上圖所示的結(jié)果顯示了具有不同顏色的點(diǎn)和線的透明樹脂模型，其表示富勒烯分子中碳原子的電子密度分布。

     到目前為止，可視化電子如何在整個(gè)原子中傳播的研究仍然相當(dāng)初步，并且主要依賴于由三維球，即棒型分子模型。然而，使用新軟件，電子密度分布（也稱為電子云）可以轉(zhuǎn)換成復(fù)雜的“點(diǎn)狀”數(shù)據(jù)點(diǎn)，其可以使用噴墨3D打印技術(shù)進(jìn)行3D打印。最終產(chǎn)品由研究人員簡(jiǎn)要描述為“透明樹脂中的電子云的視覺表示”。

      “使用三維球，我們面臨著無法在超級(jí)計(jì)算機(jī)上計(jì)算表達(dá)電子密度的問題；但我們用我們當(dāng)前的技術(shù)解決了這個(gè)問題，”Yamazaki說。“這是很有趣的想法，在透明樹脂中可視化地描繪不可見的物理量。”

      3D打印的分子模型可以幫助科學(xué)家更清楚、更詳細(xì)地顯示給定分子中電子密度的分布。根據(jù)研究人員稱，新技術(shù)可以導(dǎo)致涉及電子的新的分子功能的發(fā)展。除了能夠生成電子云的可3D打印模型，軟件可以用于創(chuàng)建其他現(xiàn)象的視覺表示，例如云、建筑結(jié)構(gòu)、汽車周圍的氣流、星系等。這種表示的多樣性意味著軟件在許多不同領(lǐng)域有許多潛在的應(yīng)用。

     作為研究項(xiàng)目合作者的科學(xué)和傳感器網(wǎng)絡(luò)公司X-Ability有限公司的Shinji Nagashiro說：“當(dāng)我們利用我們創(chuàng)建的程序制作精美的電子云時(shí)，我對(duì)此有非常深刻的印象。我希望這個(gè)軟件將有助于新科學(xué)的發(fā)展，通過提高計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果的可視化與從傳統(tǒng)的二維圖像使用3D打印機(jī)的三維表示電子密度分布。”

      該研究最近發(fā)表在日本分子模擬學(xué)會(huì)第三十屆學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集上，題目為“分子模擬結(jié)合使用3D打印機(jī)的STL文件生成電子云的發(fā)展。”。

(責(zé)任編輯：admin)

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