Создана компьютерная модель сканирующего туннельного микроскопа

Благодаря постоянно возрастающей вычислительной мощности компьютерной техники появляются возможности моделировать объекты, состоящие не только из нескольких десятков и сотен атомов, но и из миллиона и даже миллиарда.

Моделирование таких сложных объектов необходимо ученым для более тщательного исследования свойств микроскопических организмов и других объектов. Так, недавно ученым удалось полностью смоделировать вирус табачной мозаики.

Теперь ученые решили смоделировать один из процессов, которыми они постоянно пользуются. Речь идет об электронной микроскопии, позволяющей исследовать различные материалы с атомным разрешением. Для подкрепления теоретических знаний в этой области и отчасти для демонстрации нового вычислительного комплекса, команда ученых из Национальной лаборатории Сандия смоделировали зонд сканирующей электронной микроскопии, исследующий опытный образец, сообщает ScienceDaily.

Ранее ученым уже было известно, что при некоторых условиях зонд микроскопа «захватывает» отдельные частицы материала, над которым находится, и «транспортирует» их вдоль поверхности кантилевера. Изучить этот феномен только с помощью самого микроскопа было трудно, т.к. необходимо было «ощупать» зонд-кантилевер другим зондом микроскопа, что сделать довольно сложно. Поэтому было решено воспользоваться результатами молекулярного моделирования.

«Когда мы получаем со сканирующего туннельного микроскопа картинку, то не видим многие детали, которые подчеркивает компьютерное моделирование, - говорит доктор Элиот Фэнг (Eliot Fang), один из исследователей. – Современная вычислительная техника позволяет это сделать. Десятилетие назад суперкомпьютер Cray был вершиной вычислительной мощности. Сегодня же многие КПК могут выполнить с той же скоростью многие вычисления, которые выполнялись на Cray и ему подобных машинах».

Как показало компьютерное исследование модели сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), в процессе сканирования на зонд попадает малая часть исследуемого материала, которая затем перемещается вверх по зонду. До текущих исследований ученые не знали механизма действия этого феномена, однако с появление компьютерной модели все встало на свои места. После сравнения результатов моделирования с исследованиями, полученными косвенными методами наблюдения за зондом, ученым удалось понять, как именно происходит «царапание» образца.

#gallery#

В настоящее время д-р Фэнг и его коллеги заняты моделированием нанопор для наномедицинских применений - в частности, для быстрого секвенирования молекул ДНК.