Studujte vibrace plátků grafenu. Vizualizujte tak, aby byly vidět uzlové křivky. Přišroubujte na podstavec rezonanční desku tvaru šestiúhelníku a za pomoci smyčce a prášku nám předveďte Chladniho obrazce; pokud se Vám reálný experiment nepovede, spokojíme se i s nějakým pěkným videem z YouTube. Můžete si také půjčit zařízení vyrobené generacemi studentů v místnosti A325. Vysvětlete souvislosti. Na závěr přidejte několik zajímavostí o grafenu. Můžete použít 'blend' a následující soubor: ---------------------------------- graphene.che ---------------------------------- graphene (one layer of graphite), C294 parameter_set=charmm21 CR66-CR66 | | CR66--CR66 CR66--CR66 | | | | CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 | | | | | | CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 | | | | | | | | CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 | | | | | | | | | | CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 | | | | | | | | | | | | CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 | | | | | | | | | | | | | | CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66 | | | | | | | | | | | | | | CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 | | | | | | | | | | | | | | CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66 | | | | | | | | | | | | | | CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 | | | | | | | | | | | | | | CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66 | | | | | | | | | | | | | | CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 | | | | | | | | | | | | | | CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66 | | | | | | | | | | | | | | CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 | | | | | | | | | | | | | | CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66 | | | | | | | | | | | | | | CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 | | | | | | | | | | | | | | CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66 | | | | | | | | | | | | | | CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 | | | | | | | | | | | | | | CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66 | | | | | | | | | | | | | | CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 | | | | | | | | | | | | CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 | | | | | | | | | | CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 | | | | | | | | CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 CR66--CR66 | | | | | | CR66-CR66 CR66-CR66 CR66-CR66 | | | | CR66--CR66 CR66--CR66 | | CR66-CR66 ---------------------------------- konec souboru --------------------------------- Je použito silové pole CHARMM 21, typ atomu CR66 = "Aromatic carbon - merged six membered rings" Tento soubor lze případně (po přejmenování) editovat editorem, který umí pravoúhlé bloky (např. joe). Můžete případně zkusit obdélník (stačí smazat několik řádek), nesmí ale nikde zbýt volné vazby (CR66--) Nejprve DŮKLADNĚ zoptimalizujte molekulu takto: blend -g -m-1000 graphene lze také doubleclick z Midnight Commanderu. Energie se již nesmí měnit! Pokud se bude, stisknete Minimize (hot key ,). Bude to trvat několik minut. Ukončíte pomocí Save + Quit (nebo Go), z klávesnice hot key . Vytvoří se graphene.mol !!! Při dalším volání 'blend graphene' se již nepoužívá graphene.che, ale graphene.mol !!! Pokud chcete vynutit použití graphene.che, nutno přidat -r2 (= 2D vstup). Výpočet vibrací blend -N -M1 -P999 -m99 -p -g graphene Význam voleb: -N = budou se počítat vibrace -M = amplituda pohybu v Å pro vizualizaci -P999 = počet módů pohybu (999 je "moc" = všechny) -m99 = max. počet kroků minimalizace metodou konjugovaných gradientů (napodruhé již jen několik) -m-1000 = na začátku několik kroků metodou nejvyššího spádu -p = bude se zapisovat "playback" (trajektorie) -g = grafický interface (bez něj lze zadat dávkově) -FCISLO = počet obrázků pro zobrazení pohybu (default=7) Po skončení minimalizace nutno pokračovat pomocí [Go] nebo hotkey , Oba kroky lze zadat i najednou dávkově, pak nutno zkontrolovat minimum energie, příklad: jsub -n JMENOJOBU blend -N -M1 -P999 -m-10000 -p graphene Po úspěšném ukončení se vytvoří následující soubory: graphene.nmf = seznam frekvencí, prvních 6 jsou ~nuly (rotace,translace) nm0000.plb = playback pro nejnižší vibraci" nm0001.plb = playback pro další ... Zobrazení vibrací: show -h6 -g500x400 -d30 graphene nm%04d.plb -I\$wwi -s70 Význam parametrů: graphene = molekula nm%04d.plb = budou se zobrazovat soubory nm%04d.plb = nm0000.plb atd. -h6 vynechá prvních 6 (rotace,translace) -g500x400 velikost okna -d30 rychlost (vloží 30 ms) -I\$wwir = počáteční řetězec: \$ = balls+sticks ww = swing mode (opkauje tam-zpět...) i = začne zobrazení playbacku r = zmenší koule Tlačítka se šipkami <| |> v menu resp. hotkeys [ ] přecházejí mezi jednotlivými vibračními módy (ne obrázky) Vše toto lze vyvolat pomocí skriptu nmf.sh, což je asociováno s F3 v Midnight Commanderu, ale už nelze měnit parametry (a v případě závady se výpočet zbytečně opakuje) Vytvoření histogramu hustoty stavů (v jednotkách počet/[cm^-1]): field 3 < graphene.nmf | histogram 100 .5 > hist.dat plot hist.dat K dispozici je dále experimentální zařízení s deskou, reproduktorem a zesilovačem. Zařízení se připojí ke zvukovému výstupu počítače, kam se nainstaluje generátor sinusových kmitů. Desku lze posypat cukrem. Vylepšení tohoto zařízení se meze nekladou (např. deska ze silnějšího plechu).