การจำลองมีจุดมุ่งหมายเพื่อปลดล็อกกระบวนการทางชีวภาพของธรรมชาติ

การจำลองมีจุดมุ่งหมายเพื่อปลดล็อกกระบวนการทางชีวภาพของธรรมชาติ

Anonim

โดยโอไฮโอซูเปอร์คอมพิวเตอร์เซ็นเตอร์

นักวิจัยของมหาวิทยาลัยแอครอนใช้ประโยชน์จากการสร้างแบบจำลองและเทคนิคการจำลองขั้นสูงเพื่อให้เข้าใจได้อย่างแม่นยำมากขึ้นว่าวัสดุอินทรีย์ยึดติดกับวัสดุอนินทรีย์ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่หากควบคุมได้อาจนำไปสู่การออกแบบวัสดุคอมโพสิตและอุปกรณ์ต่างๆ การสร้างพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพและการรักษาโรค

Hendrik Heinz, Ph.D., ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมพอลิเมอร์จาก UA กำลังเข้าถึงระบบของ Ohio Supercomputer Center (OSC) เพื่อศึกษากระบวนการของกระบวนการทางชีวภาพความสามารถของธรรมชาติในการสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อนเช่นกระดูกฟันและหอย เปลือกหอยจากเปปไทด์

"การวิจัยในกลุ่มของเรามีจุดมุ่งหมายที่ความเข้าใจในปรากฏการณ์การแทรกซึมที่ซับซ้อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งกระบวนการทางชีวภาพและไฟฟ้าโซลาร์เซลล์อินทรีย์ในระดับโมเลกุลโดยใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์" ไฮนซ์กล่าว

“ การจำลองด้วยแบบจำลองแบบอะตอมมิกและแบบเกรนและการพัฒนาเครื่องมือคำนวณจะทำงานควบคู่ไปกับความพยายามทดลองร่วมกัน”

“ วัสดุขั้นสูงยังคงเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญของการวิจัยที่ได้รับการสนับสนุนจากศูนย์คอมพิวเตอร์โอไฮโอซุปเปอร์และเป็นพื้นฐานสำหรับทั้งมรดกทางเศรษฐกิจและแนวโน้มในอนาคตสำหรับรัฐโอไฮโอ” Ashok Krishnamurthy กล่าว "OSC มุ่งมั่นที่จะจัดหาทรัพยากรการคำนวณและการเก็บรักษาที่ทันสมัยให้กับนักวิทยาศาสตร์เช่นดร. ไฮนซ์ซึ่งมุ่งเน้นการออกแบบชั้นเรียนใหม่ที่น่าสนใจและการใช้งานวัสดุ"

ในรายงานล่าสุดที่ตีพิมพ์โดย Interface ซึ่งเป็นวารสารของ The Royal Society นั้น Heinz อธิบายว่าค่าใช้จ่ายที่เหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงการทำงานร่วมกันของโปรตีนเปปไทด์และสารลดแรงตึงผิวที่เพิ่มความผูกพันกับพื้นผิวโลหะได้อย่างไร ในบทความล่าสุดอีกฉบับที่ตีพิมพ์ในวารสารสมาคมเคมีอเมริกันไฮนซ์อธิบายว่าเขาใช้การจำลองโมเลกุลเพื่อตรวจสอบปฏิกิริยาของโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการเลือกจำเพาะของเปปไทด์สั้น ๆ หลายชนิดบนพื้นผิวทองคำแพลเลเดียมและแพลเลเดียมทองคำ

"ความก้าวหน้าในด้านวัสดุศาสตร์เช่นในอุปกรณ์ชีวการแพทย์และอุปกรณ์แปลงพลังงานขึ้นอยู่กับเทคนิคและแบบจำลองการคำนวณมากขึ้น" ไฮนซ์กล่าว โดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนต่อประสานที่ระดับนาโนนั้นยากที่จะระบุลักษณะการทดลองเช่นกลไกการขนส่งประจุในเซลล์สุริยะการก่อตัวของแร่ชีวภาพและการประกอบตัวเองของโพลิเมอร์ในวัสดุหลายองค์ประกอบการสร้างแบบจำลองและการจำลองมีความสำคัญอย่างยิ่ง ในช่วงความยาวและเวลา "

ฤดูร้อนนี้ไฮนซ์ได้รับเงิน 430, 000 ดอลลาร์เป็นเวลาสองปีของการระดมทุนการวิจัยจากโครงการรางวัลอาชีพที่ทรงเกียรติของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ ไฮนซ์และทีมวิจัยของเขากำลังใช้วิธีการแบบสหวิทยาการโดยใช้แนวคิดจากฟิสิกส์เคมีชีววิทยาวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์และวิศวกรรมศาสตร์ตลอดจนการคำนวณและกลไกทางสถิติ ทุนสนับสนุนการพัฒนาเครื่องมือการคำนวณใหม่เพื่อทำความเข้าใจการปฏิสัมพันธ์ทางชีวภาพ - abiotic ในระดับโมเลกุลเช่นเดียวกับทีมนักวิจัยของนักเรียนตั้งแต่ระดับบัณฑิตศึกษาและระดับปริญญาตรีไปจนถึงนักเรียนมัธยมปลาย

"เราได้ทำการจำลองเชิงโมเลกุลของอินเทอร์เฟคอนินทรีย์อินทรีย์ในข้อตกลงที่ยอดเยี่ยมกับผลการทดลองและพัฒนาแบบจำลองโมเลกุลที่แม่นยำสำหรับส่วนประกอบอนินทรีย์" ไฮนซ์อธิบาย "แนวคิดเหล่านี้ใช้เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการทำความเข้าใจกระบวนการทางชีวภาพและประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์แบบไฮบริดเป็นตัวอย่างในปัจจุบันความพยายามในการวิจัยของเรามีจุดมุ่งหมายเพื่อเสริมผลการทดลองโดยแบบจำลองระดับโมเลกุลเพื่อออกแบบโมเลกุล (ชีวภาพ) อุปกรณ์