马里兰州学院公园市从定向给药到采油，工程师们正在寻找使用称为纳米颗粒的微小颗粒的方法，这些颗粒可以通过各种方式与物质相互作用，例如使它们粘附。这样做需要了解粒子表面的行为-考虑到涉及的亚微观尺度，这可能很棘手。通常，传统的实验方法无法提供足够的精确数据。
研究人员在UMD，机械工程系副教授带领悉达多达斯，已经利用仿真工具单个原子和分子的行为进行建模。通过这种方法，对于具有重大工程和生物医学意义的问题，我们能够获得前所未有的原子细节水平， Das说。
该小组现在已经在细胞出版社的《物质》杂志上发表了重要发现。该期刊上发表的一篇论文详细介绍了Das和研究团队(包括Peter W. Chung博士，Parth Rakesh Desai，Sai Ankit Etha，Turash Haque Pial，Harnoor Singh Sachar和Yanbin Wang)如何利用分子动力学以前所未有的原子细节来模拟长的带电分子(通常称为聚电解质或PE)在其附着于表面并达到类似于牙刷刷毛的构造时的行为。
这种架构被称为PE笔刷。 PE画笔的作用是修改表面的属性，以创建所需的相互作用。这称为表面功能化，Das说。
这种功能化用于赋予表面各种功能，例如纳米通道壁或纳米颗粒表面，用于从传感和整流到药物输送和油回收的各种应用。
达斯说：这是最早以如此高的原子分辨率探测PE刷子有趣行为的研究之一。 它使我们能够以原子分辨率对离子和水分子进行前所未有的描述：这可以更好地了解PE刷子的性能，进而有助于我们显着改善PE刷子在采用接枝表面。
他们的工作与寻求操纵各种表面和颗粒的科学家具有广泛的联系，因此它们可以用于不同的目的，例如集水，收集雨水和湿气供人类使用，或者用于从内部细小壁recover中回收油。岩石。开发癌症治疗方法的科学家还试图操纵亚微观颗粒的表面，以便将其用于识别病细胞。
通过运行模拟，该团队观察到两个特定现象：超局限效应，导致分布，结构和性质发生变化，以及类似盐分水的情形，其中水分子被来自水中的分子取代。刷子。
达斯(Das)与机械工程学系的博士生Sachar一起撰写了这篇论文。Sachar和博士研究生Pial进行了模拟，而数据由博士生Desai，Etha和Wang和机械工程副教授Chung分析。Deepthought2高性能计算集群提供了计算支持。