Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( май 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Quantemol Ltd базируется в Университетском колледже Лондона по инициативе профессора Джонатана Теннисона FRS и доктора Дэниела Брауна в 2004 году. Первоначально компания разработала уникальный программный инструмент Quantemol-N , который обеспечивает полную доступность очень сложных британских молекулярных кодов R-матрицы, используется для моделирования взаимодействия электронов с многоатомными молекулами. С тех пор Quantemol расширился до других типов моделирования, с использованием плазмы и промышленных плазменных инструментов, в Quantemol-VT в 2013 году и запустил в 2016 году устойчивую базу данных Quantemol-DB , отражающую химические и радиационные свойства переноса широкого спектра плазмы.
Квантемол-Н [ править ]
Программная система Quantemol-N была разработана для упрощения использования британских R-матричных кодов . Он предоставляет неспециалистам интерфейс для выполнения ab initio расчетов рассеяния электронов на молекулах. 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 [ править ]
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 в будущем больше атомов и быстрым движением к биомолекулам )
Точность [ править ]
Исследование ключевой эталонной молекулы; вода, дала результаты более точные, чем полученные экспериментально ( Faure et al. 2004 ).
Экспериментально возникают проблемы с измерением больших поперечных сечений при малых углах; это относится к любой молекуле с большим дипольным моментом. Quantemol-N - это симуляция, поэтому это не проблема.
Соответствующие публикации [ править ]
- Джонатан Теннисон, Дэниел Б. Браун, Джеймс Дж. Манро, Ирина Розум, Хемал Н. Варамбия и Наталья Винчи
- Journal of Physics : 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
- Varambhia HN, Faure A., Graupner K. и др.
- Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества , 403 (2010), 1409-1412
- Сечения рассеяния электронов на BF 3
- M. Radmilovic-Radjenovic, HN 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
- Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics , 40, 1211-1223 (2007).
- Инструмент открывает двери для квантового моделирования
- 29 марта 2005 г., Гарри Йейтс, Electronics Weekly
- Quantemol-N от плазменного травления и лазеров до ионосферы Земли
- 15 марта 2005 г., Обзор III-V
Quantemol-EC [ править ]
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 заключаются в использовании UKRMol + вместо UKRMol и использовании программного обеспечения Molpro для настройки молекулярных мишеней. 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 [ править ]
Так же, как Quantemol-N, Quantemol-EC можно использовать для молекул с закрытой и открытой оболочкой, радикалов, нейтральных и положительно заряженных частиц.
Соответствующие публикации [ править ]
- Купер, Б., Тудоровская, М., Мор, С., О'Хара, А., Ханисинек, М., Дзарасова, А.,… Теннисон, Дж. (2019). Quantemol Electron Collisions (QEC): расширенная 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, ФР, 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, С.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.Е. (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 [ править ]
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
Quantemol-DB [ править ]
Базы данных Quantemol ( QDB или Quantemol-БД ) представляют собой базу данных плазменных процессов , разработанная Quantemol Ltd в University College London в 2016 году база данных содержат данные для химии моделирования химии плазмы с предварительно собранным и проверенными наборами химии и обновляются Quantemol и участвующие пользователи. Рецензируемая статья с подробным описанием базы данных и услуг 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 [ править ]
Принципы, установленные для проверки химических наборов, следующие:
- Существует экспериментальное тестирование производительности из открытых источников (если доступно), а также напрямую от промышленных партнеров (участвующих в проекте Powerbase) и участников базы данных.
- Расчеты выполняются для ряда моделей, отражая тем самым качество исходных данных (например, модели, используемые для проверки, включают HPEM, Global_Kin, ChemKin ).
- Модели, используемые для получения данных, проверяются на индивидуальной основе.
- 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 «Неопределенности теоретических атомных и молекулярных данных», которая была подготовлена для Международного агентства по атомной энергии и ориентирована на «данные, которые наиболее важны для высокотемпературных измерений. моделирование 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 [ править ]
Коэффициенты скорости 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 теория и теория переходных состояний для неизвестных реакций с тяжелыми частицами
Функция API [ править ]
Интерфейс прикладного программирования (API) - это набор протоколов и инструментов для связи базы данных с программным обеспечением для 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 [ править ]
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 соответствующими вероятностями. Для энергозависимых реакций приведены формула и значения используемых параметров.
Приложение "Динамическая химия" [ править ]
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 [ править ]
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 Зарядовая нейтральность Баланс плотности энергии электронов
Вывод включает среднюю объемную плотность частиц и температуру электронов . 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 [ править ]
Решающая программа Больцмана основана на формализме, описанном в SD Rockwood, " Упругие и неупругие сечения для рассеяния электронов Hg на основе данных переноса Hg", Physical Review A 8, 2348-2358 (1973), и он был расширен до неоднородного энергосистема.
Решающая программа вычисляет ФРЭЭ, эффективную температуру электронов и коэффициенты скорости для столкновений электронов в химии, заданной для выбранной температуры газа, подходящей для разрядов с немаксвелловским распределением .
С помощью приложения Dynamic Chemistry можно проводить расчеты как для предварительно собранных, так и для самогенерируемых наборов химии.
Текущие наборы химии [ править ]
N 2 / H 2 | CF 4 / O 2 | CH 4 / H 2 | Ar / NF 3 / O 2 |
Он | O 2 | Ar | № 2 |
Ar / H 2 | SiH 4 / NH 3 | Ar / O 2 | CF 4 / H 2 |
Ar / Cu | CF 4 | Ar / NH 3 | SiH 4 / Ar / O 2 |
SF 6 | SiH 4 | Cl 2 / O 2 / Ar | Он / О 2 |
С 2 Н 2 / Н 2 | Ar / BCl 3 / Cl 2 | С 4 Ж 8 | CH 4 / NH 3 |
N 2 / H 2 / O 2 / CF 4 | CH 4 / N 2 | HBr / CF 4 / CHF 3 / H 2 / Cl 2 O 2 | С 2 Н 2 / NH 3 |
SF 6 / CF 4 / O 2 | Ar / O 2 / C 4 F 8 | Ar / Cu / He | O 2 / H 2 |
Ar / NF 3 | SF 6 / O 2 | H 2 | SF 6 / CF 4 / N 2 / H 2 |
См. Также [ править ]
- CP2K
- ИГРЫ
- Гауссовский
- МОЛКАС
- MPQC
- NWChem
- PQS
- Пси3
- Q-Chem
- ТУРБОМОЛЬ
- Грейс
- Глобальные массивы
- Компьютерные программы по квантовой химии
Ссылки [ править ]
- ^ Теннисон, Джонатан; и другие. (4 апреля 2017 г.). «QDB: новая база данных химического состава плазмы и реакций». Наука и технологии источников плазмы . 26 (5): 055014. arXiv : 1704.04088 . DOI : 10.1088 / 1361-6595 / aa6669 .
- ^ Национальный исследовательский совет (2012). Оценка надежности сложных моделей: математические и статистические основы проверки, валидации и количественной оценки неопределенности . Вашингтон, округ Колумбия: The National Academies Press. DOI : 10.17226 / 13395 . ISBN 9780309256346.
- ^ Принципы плазменных разрядов и обработки материалов, Майкл А. Либерман, Аллан Дж. Лихтенберг, 1994, (John Wiley & Sons, 2005), ISBN 0-471-72001-1
- ^ Чжан, Да и Марк Дж. Кушнер. «Исследования поверхностных реакций при плазменном травлении SiO2 C2F6 с использованием оборудования и масштабных моделей». Журнал вакуумной науки и техники - Раздел A-Вакуумные поверхности и пленки 19.2 (2001): 524-538.
Внешние ссылки [ править ]
- Официальный сайт Quantemol
- Quantemol-N: экспертная система для расчета столкновений электронов и молекул с использованием метода R-матрицы
- Расчеты данных сечений рассеяния электронов на HBr
- Вращательное возбуждение молекулы моносульфида углерода (CS) электронным ударом
- Сечения рассеяния электронов на BF 3 [ постоянная мертвая связь ]
- R-матричные расчеты столкновений низкоэнергетических электронов и алканов [ постоянная мертвая связь ]
- Столкновение электронов с молекулами HCN и HNC с использованием метода R-матрицы [ постоянная мертвая связь ]
- Инструмент открывает двери для квантового моделирования
- Quantemol-N от плазменного травления и лазеров до ионосферы Земли
- Глобальное моделирование плазмы с использованием динамически создаваемых химических моделей [ постоянная мертвая ссылка ]