Квантемол - Википедия - Quantemol

Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найдите источники: «Квантемол»  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR (Май 2010 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Quantemol Ltd основан в Университетский колледж Лондона по инициативе профессора Джонатан Теннисон FRS и д-р Дэниел Браун в 2004 году. Первоначально компания разработала уникальный программный инструмент, Квантемол-Н, который обеспечивает полный доступ к очень сложным британским кодам молекулярной R-матрицы, используемым для моделирования электронных взаимодействий многоатомных молекул. С тех пор Quantemol расширился до других типов моделирования, с плазма и промышленные плазменные инструменты, в Квантемол-ВТ в 2013 г. и запустили в 2016 г. устойчивую базу данных Квантемол-ДБ, представляющий химические и радиационные свойства переноса широкого спектра плазмы.

Квантемол-Н

Программная система Quantemol-N была разработана для упрощения использования R-матричные коды Великобритании. Он предоставляет интерфейс для выполнения неспециалистами ab initio расчеты электрон-молекулярного рассеяния. Quantemol-N рассчитывает множество наблюдаемых для столкновений электронных молекул, включая:

• Упругие сечения
• Сечения электронного возбуждения
• Скорость диссоциации электронного удара
• Параметры резонанса
• Расчет радиальной плотности заряда
• Сечения диссоциативного прилипания электронов
• Сечения ионизации
• Дифференциальные сечения
• Сечения передачи импульса
• Сечения колебательного возбуждения

Применимые симуляции

Квантемол-Н способен решать множество проблем;

• Молекулы с закрытой оболочкой
• Молекулы с открытой оболочкой и радикалы
• Нейтральные и положительно заряженные виды
• Молекулы до 17 атомов. (Неопентан был успешно смоделирован, с улучшениями, позволяющими увеличить количество атомов в будущем и быстро продвигаться к Биомолекулы )

Точность

Исследование ключевой эталонной молекулы; воды, дал результаты более точные, чем полученные экспериментально (Faure et al. 2004 г. ).

Экспериментально возникают проблемы с измерением больших поперечных сечений под малыми углами; это относится к любой молекуле с большим дипольным моментом. Quantemol-N - это симуляция, поэтому это не проблема.

Соответствующие публикации

• Quantemol-N: экспертная система для расчета столкновений электронов и молекул с использованием метода R-матрицы

Джонатан Теннисон, Дэниел Б. Браун, Джеймс Дж. Манро, Ирина Розум, Хемал Н. Варамбия и Наталья Винчи

Журнал физики: Conference Series 86, 012001 (2007).

doi: 1742-6596/86/1/012001

• Расчеты данных сечений рассеяния электронов на HBr

Радмилович-Радженович М., Петрович З.Л.,

Acta Physica Polonica A, 117 (2010),745-747

• Вращательное возбуждение молекулы моносульфида углерода (CS) электронным ударом

Варамбия Х. Н., Фор А., Граупнер К. и др.

Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества, 403 (2010), 1409-1412

• Сечения рассеяния электронов на BF₃

M. Radmilovic-Radjenovic, H. N. Varambhia, M. Vranic, J. Tennyson, Z. Lj. Петрович.

Publ. Astron. Обс. Белград № 84 (2008), 57-60

• R-матричные расчеты столкновений низкоэнергетических электронов с алканами

Хемал Н. Варамбия, Джеймс Дж. Манро и Джонатан Теннисон

Международный журнал масс-спектрометрии, 271, 1-7 (2008)

• Столкновение электронов с молекулами HCN и HNC методом R-матрицы

Хемал Н. Варамбия и Джонатан Теннисон

Журнал физики B: атомная, молекулярная и оптическая физика, 40, 1211-1223 (2007)

• Инструмент открывает двери для квантового моделирования

29 марта 2005 г., Гарри Йейтс, Еженедельник электроники

• Quantemol-N от плазменного травления и лазеров до ионосферы Земли

15 марта 2005 г., III-Vs Обзор

Квантемол-ЕС

Quantemol-Electron Collisions - это программное обеспечение на основе Python, позволяющее проводить расчеты сечений рассеяния электронов на молекулах с использованием набора современных кодов R-матрицы (UKRMol +) и других методов, таких как модель двоичного столкновения Бете (BEB), масштабирование BEf и оценка сечения диссоциативного прилипания электронов. Он был запущен в 2019 году, и его основные отличия от Quantemol-N - это использование UKRMol + вместо UKRMol и использование Программное обеспечение Molpro для установок молекулярной мишени. Эти изменения привели к повышению точности расчетов и удобству использования, поскольку оптимизация / генерация молекулярной геометрии и идентификация симметрии выполняются компанией Molpro.

Quantemol-EC рассчитывает множество наблюдаемых для столкновений электронных молекул, включая:

• Упругие сечения
• Сечения электронного возбуждения
• Сечения сверхупругости / закалки / снятия возбуждения
• Диссоциация электронным ударом (в зависимости от специфики целевой молекулы)
• Скорость реакции рассеяния
• Параметры Аррениуса для скоростей реакции
• Параметры резонанса
• Оценить диссоциативное прилипание электронов
• Дифференциальные сечения
• Сечения передачи импульса
• Ионизация электронным ударом при всех энергиях
• Сечения вращательного возбуждения

Применимые симуляции

Так же, как Quantemol-N, Quantemol-EC можно использовать для молекул с закрытой и открытой оболочкой, радикалов, нейтральных и положительно заряженных частиц.

Соответствующие публикации

• Купер, Б., Тудоровская, М., Мор, С., О’Хара, А., Ханисинек, М., Дзарасова, А.,… Теннисон, Дж. (2019). Quantemol Electron Collisions (QEC): усовершенствованная экспертная система для выполнения расчетов столкновений электронных молекул с использованием метода R-матрицы. MDPI AG.
• Benda, J., Masin, Z., Gorfinkiel, JD, Harvey, AJ, & Tennyson, J., UKRmol +: набор для моделирования электронных процессов в молекулах, взаимодействующих с электронами, позитронами и фотонами с использованием метода R-матрицы, Computer Физические коммуникации.
• Вернер, Х.-Дж., Ноулз, П. Дж., Книция, Г., Манби, Ф. Р., и Шютц, М. (2011). Molpro: универсальный программный пакет по квантовой химии. Междисциплинарные обзоры Wiley: вычислительная молекулярная наука, 2 (2), 242–253.
• Теннисон, Дж. (2010). Расчет столкновений электронов с молекулами методом R-матрицы. Physics Reports, 491 (2–3), 29–76.

Для резонанса подходит:

• Теннисон Дж. И Нобл К. Дж. (1984). RESON - программа для обнаружения и подбора резонансов Брейта-Вигнера. Сообщения компьютерной физики, 33 (4), 421–424.

Для расчета прилипания электронов:

• Манро, Дж. Дж., Харрисон, С., Фудзимото, М. М., и Теннисон, Дж. (2012). Оценка сечения диссоциативного прилипания электронов. Журнал физики: Серия конференций, 388 (1), 12013.

Для расчета модели двоичной встречи Бете (BEB):

• Ким, Ю.-К., и Радд, М.Э. (1994). Модель бинарного диполя для ионизации электронным ударом. Physical Review A, 50 (5), 3954–3967.

Для расчета масштабирования BE-f:

• Ким, Ю.-К. (2001). Масштабирование плоских волновых сечений Борна для электронного возбуждения нейтральных атомов. Physical Review A, 64 (3).

Квантемол-ВТ

Quantemol-Virtual Tool - это экспертная программная система для моделирования промышленных инструментов плазменной обработки. Q-VT основан на всесторонне проверенных кодах модели гибридного плазменного оборудования (HPEM), разработанных известным физиком плазмы профессором Марком Кушнером для моделирования неравновесных плазменных процессов низкого давления (до 1 торр). Q-VT включает интуитивно понятный пользовательский интерфейс, возможности визуализации и анализа данных, а также удобное управление заданиями / партиями.

Приложения включают:

• Дизайн и разработка инструмента
• Моделирование кинетики разряда и химического состава пластин
• Равномерность травления / осаждения модели
• Изучите эффекты наклона (при использовании с дополнительной моделью масштабного профиля, специально совместимой с программным обеспечением Synopsys)
• Моделирование больших размеров пластины (12 дюймов и более)

Что может моделировать Q-VT:

• Изменение геометрии плазменного инструмента
• Продвинутая химия объема и поверхности
• Изменение ключевых переменных состояния плазмы при изменении параметров процесса
• Поток ионов на уровне пластины: энергия ионов / угловые функции распределения и потоки всех частиц вдоль пластины
• Немаксвелловская динамика электронов
• Сложные электромагнитные взаимодействия плазмы (катушки тока, постоянные магниты, многочастотный источник питания, взаимодействия плазменных цепей)

Преимущества Q-VT

• Система моделирования, подтвержденная экспериментально
• Экспериментально подтвержденная система моделирования, ориентированная на моделирование плазменных инструментов
• Удобный интерфейс в виде инструментов
• Наборы утвержденных химического состава плазмы и поперечных сечений предоставляются с лицензией.
• Примеры библиотек включают множество камер
• Простой в использовании инструмент для рисования для проектирования и модификации камеры: может быть предоставлена ​​услуга настройки моделирования инструмента
• Возможность моделирования сложных плазменных явлений с помощью дополнительных модулей (перенос пыли / излучения, ионная кинетика, внешние схемы и т. Д.)
• Многофункциональная система управления для управления большим количеством симуляций
• Расширенная визуализация скалярных и векторных свойств плазмы в масштабе реактора
• Импорт экспериментальных результатов
• Возможность легко распределять задания и управлять ими в кластере

Квантемол-ДБ

В База данных Quantemol (QDB или же Квантемол-ДБ) - это база данных плазма процессы, разработанные Quantemol Ltd в Университетский колледж Лондона в 2016 году. База данных содержит химические данные для плазмохимического моделирования с предварительно собранными и проверенными химическими наборами и обновляется Quantemol и другими пользователями. Рецензируемая статья с подробным описанием базы данных и сервиса была опубликована в 2017 году.^[1] Одним из наиболее сложных аспектов моделирования плазмы является недостаток данных по химии. Цель QDB - обеспечить форум для совместных усилий академических и промышленных исследований, чтобы получить доступ, сравнить и улучшить понимание наборов химии плазмы, влияющих на поведение плазмы.

Подход к валидации

Принципы, установленные для проверки химических наборов, следующие:

1. Существует экспериментальное тестирование производительности из открытых источников (если доступно), а также напрямую от промышленных партнеров (участвующих в проекте Powerbase) и участников базы данных.
2. Вычисления выполняются для ряда моделей, отражая тем самым качество исходных данных (примеры моделей, используемых для проверки, включают HPEM, Global_Kin, ChemKin ).
3. Модели, используемые для получения данных, проверяются на индивидуальной основе.
4. Численные неопределенности количественно оцениваются с помощью пороговых значений, установленных для проверки, где это возможно.

Эта методология специально применяется к атомным и молекулярным расчетам с использованием принципов, установленных в публикации "Неопределенность теоретических атомных и молекулярных данных", которая была подготовлена ​​для Международное агентство по атомной энергии и сосредоточился на «данных, которые являются наиболее важными для моделирования высокотемпературной плазмы» с «конечной целью разработать руководящие принципы для самоутверждения вычислительной теории для процессов A + M [атомных и молекулярных]».

Признано, что, хотя непосредственная проверка химических наборов все еще может быть неопределенной, проверка данных, полученных с помощью моделей, использующих эти данные, часто будет легче получить.

Пользователям QDB предлагается проверить химические наборы либо напрямую, либо путем проверки результатов моделей, которые используют эти химические наборы в качестве входных данных. Валидация наборов химических параметров, представленных в базе данных, будет основана на принципах количественной оценки неопределенности для расчетов сложных систем.^[2]

Для химического моделирования закон масштабирования, основанный на исследовании параметров, является общей методологией для этой проверки.^[3] Для моделирования в более высоком измерении для сравнения будет использоваться поведение видов и поверхности.^[4]

Для пользователей, загружающих химические наборы, предоставляется ссылка, чтобы гарантировать, что соответствующие ссылки на химический набор и подтверждающие эксперименты включены и могут быть использованы для публикаций.

Подтверждение индивидуальных химических реакций

Коэффициенты ставки каждой реакции включены в утвержденный химический набор для аналогичного диапазона температуры и давления.

Основной метод проверки индивидуальных реакций сравнивается с альтернативными теоретическими расчетами / оценками и экспериментальными измерениями. Для неизвестных реакций используются разные методы расчета:

• Расчет Quantemol-N (метод R-матрицы) для реакций рассеяния электронов на молекулах
• Закон масштабирования, математические методы оценки и экспертное заключение для оценки необходимых данных
• Квантовая и Теория переходного состояния для неизвестных реакций с тяжелыми частицами

Функция API

В Интерфейс прикладного программирования (API) представляет собой набор протоколов и инструментов для связи базы данных с программой моделирования плазмы Quantemol-VT. API определяет, как компоненты программного обеспечения должны взаимодействовать, и API используются, когда химические вещества могут быть доступны в графическом пользовательском интерфейсе (GUI) программного обеспечения для моделирования плазмы.

Поверхностные процессы

В базе данных есть библиотека коэффициентов прилипания для атомарного кислорода, атомарного фтора, фторуглеродов и силановых радикалов. Для поверхностных механизмов, таких как специфические травления, база данных предоставляет набор индивидуальных реакций с их вероятностями. Для энергозависимых реакций приведены формула и значения используемых параметров.

Приложение динамической химии

Это приложение помогает собирать данные, которые уже есть в Quantemol-DB, связанные с исходными газами плазмы, и собирать новый химический набор и предпочтительный формат для загрузки или запуска глобальной модели или решателя Больцмана.

Глобальная модель

Глобальная онлайн-модель рассчитывает усредненную в реакторе плотность частиц и температуру электронов для заданного набора параметров процесса в плазме. Модель решает уравнения: баланс плотности частиц для тяжелых частиц; нейтральность заряда; баланс плотности энергии электронов.

Вывод включает среднюю объемную плотность видов и электронная температура. С помощью приложения Dynamic Chemistry можно проводить расчеты как для предварительно собранных, так и для самогенерируемых наборов химии.

Подробную документацию можно найти здесь.

Решатель Больцмана

Решатель Больцмана основан на формализме, описанном у С. Д. Роквуда "Упругие и неупругие сечения рассеяния электронов на Hg по данным переноса Hg ", Physical Review A 8, 2348-2358 (1973) и он был расширен до неоднородной энергосистемы.

Решающая программа рассчитывает ФРЭЭ, эффективную температуру электронов и коэффициенты скорости для столкновения электронов в химическом наборе для выбранной температуры газа, подходящей для разрядов с не-Максвелловские распределения.

С помощью приложения Dynamic Chemistry можно выполнять расчеты как для предварительно собранных, так и для самостоятельно созданных наборов химии.

Текущие наборы химии

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка

• Официальный сайт Quantemol
• Quantemol-N: экспертная система для расчета столкновений молекул электронов с использованием метода R-матрицы
• Расчеты данных сечений рассеяния электронов на HBr
• Вращательное возбуждение молекулы моносульфида углерода (CS) электронным ударом
• Сечения рассеяния электронов на BF₃^{[постоянная мертвая ссылка ]}
• R-матричные расчеты столкновений низкоэнергетических электронов с алканами^{[постоянная мертвая ссылка ]}
• Столкновение электронов с молекулами HCN и HNC методом R-матрицы^{[постоянная мертвая ссылка ]}
• Инструмент открывает двери для квантового моделирования
• Quantemol-N от плазменного травления и лазеров до ионосферы Земли
• Глобальное моделирование плазмы с использованием динамически генерируемых химических моделей^{[постоянная мертвая ссылка ]}