Efficient workflows in molecular dynamics simulations and applications

Abstract

I denne avhandlingen har Anders Hafreager utviklet forskningsverktøyet Atomify som syr sammen de forskjellige stegene i et numeriment: planlegging, kjøring og analyse. Ved å kunne se numerimentet i sanntid i et og samme program er det både lettere å bruke, og tiden fra en kreativ idè til svar kan reduseres betraktlig. Dette er nyttig både for erfarne forskere, men også i undervisning for uerfarne studenter med et brukervennlig grensesnitt. Atomify har blitt brukt av over tusen mennesker til forskning og undervisning, og er internasjonalt anerkjent. Atomify er her brukt til å studere hvordan den geometriske formen til en nanopartikkel utvikler seg over tid. Jo høyere temperatur på partikkelen, desto mer energi har atomene til å bevege seg rundt på overflaten og reorganisere seg mot statistisk likevekt. Dette kalles diffusjon og er prosessen som lager de rette flatene på blant annet diamanter og saltkrystaller. Arbeidet i denne avhandlingen er det første av sitt slag som studerer transformasjonen av en nanopartikkel fra en vilkårlig form til dens likevektsform ved å følge atomenes dynamiske reise. Hafreager har også videreført en statistisk metode kjent fra spill- og filmindustri til å generere nanoporøse materialer; faste stoffer med små hulrom og kanaler som væske kan strømme gjennom. Denne metoden kan brukes for å lage statistisk like materialer gitt en prøve som kan komme fra for eksempel et dyrt eksperiment. Disse systemene kan så studeres i sanntid ved bruk av VR-visualiseringer (virtual reality) i sanntid ved hjelp av spillmoteren Unreal Engine. Dette kan brukes for å få en dypere innsikt i hvilke fysiske prosesser som foregår ved at man har et 3-dimensjonalt synsfelt og kan bruke hender, hode og resten av kroppen til å navigere seg naturlig rundt inni systemet.