Upload
syd-barrett
View
232
Download
5
Embed Size (px)
DESCRIPTION
m
Citation preview
INTRODUCCION A LAS SIMULACIONES ATOMISTICAS
Eduardo M. Bringa ([email protected])
CONICET / Instituto de Ciencias BásicasUniversidad Nacional de Cuyo, Mendoza
Susana Ramos (U.N. Comahue), Emmanuel Millán (U.N. Cuyo)
Universidad Nacional del ComahueNeuquén
Marzo 2012
“ The underlying physical laws necessary for the math ematical theory of a largepart of physics and the whole of chemistry are thus completely known, and the
difficulty is only that the exact application of th ese laws leads to equationsmuch too complicated to be soluble.” – Dirac, 1929.
Leyes conocidas, pero soluciones analíticas no siempre posibleComportamiento “emergente” a partir de leyes simples
BARILOCHEComportamiento de clusters en plasmas
LIVERMORE, CALásers, tokamaks, nanotecnología, rayos cósmicos.
UVa, CHARLOTTESVILLEIones bombardeando superficies, viento solar bombardeando Europa (luna de Júpiter). DOCENCIA
Máquina CPUsIB (1995)386 1UVa (2000)T3E 256LLNL (2007)Atlas 9000 BGL 213000NERSC (2006-2008)Seaborg 6900Franklin 19320UNCuyo (2008)ITU 24
ICB, UN CUYO, MENDOZANanotecnología, condiciones extremas de presión y temperatura, radiación, etc.DOCENCIA
Repatriación:RAICES, PRH
Es muy difícil/imposible hacer experimentos bajo ciertas condiciones extremas ���� necesito hacer simulaciones
Giant Planets
Hay numerosas situaciones donde se necesita saber el comportamiento de materiales bajo condiciones extremas de temperatura, presión, radiación, etc.
ExplosionesInteriores estelares Fusión Inercial
Agujeros negros Planetas gigantes
Los experimentos son difíciles o imposibles, y necesito modelos y simulaciones
Our universe provides various regions of extreme conditions far from thermodynamic equilibrium
Element formation in stars
The Big Bang
Planetary system formation
Forming Earth-like planets
Chemistry of lifehttp://www7.nationalacademies.org/bpa/projects_cpu_index.html
tt
MoleculesMolecules
C2H
5NO
2C2H
5NO
2
H2
H2O
CO
H2
H2O
CO
Cosmic Raystt
DustDust
Amino AcidsAmino Acids
Interstellar medium cloud - VLT image, ESOInterstellar medium cloud - VLT image, ESO
Interplanetary dust particle - Bradley et al 1984Interplanetary dust particle - Bradley et al 1984
Escala nano afecta escala macro:
Formación de estrellas y planetasAstrobiología !
NIF (National Ignition Facility) es más grande que una cancha de futbol y permitirá acceder a regímenes inaccesibles hasta ahora
Experimentos con alta densidad de energía como en NIF entregan:
E/V ≥ 102 kJ/cm3 o P ≥ 1 Mbar en escalas espaciales de L ≥ 1 mm
192 brazos, 2 MJ, P~0-30 Mbar1/3 µµµµm, 1-100 ns,
Blancos de mm - cm (E/V ~ 103 - 106 kJ/cm3)
www.llnl.gov/nif/
Otros láseres: Omega, Janus, Titan, Trident,
Vulcan, LIL, Luli, Helen, Gekko
Los láseres de alta potencia son perfectos para empujar materiales muy rápido, con velocidades de deformación de 106/s-109/s
Nuevas técnicas experimentales están alcanzando escalas de tiempo y longitud comparables con las de simulaciones atomísticas
Control de procesos bajo condiciones extremas ����
producción de nuevos materiales y comprensión de procesos astrofísicos
Computadoras como Blue Gene L (BG/L, 2.5 105 CPUs) permiten reproducir condiciones experimentales
Lista Top500 Supercomputers, noviembre 2007
Rmax values are in GFlops.
BGL ranked 8th in list for June 2010 (596 teraFlops)
1DOE/NNSA/
LLNL IBM
eServer Blue Gene
SolutionUnited States 2007 212992 478200
9NERSC/LBN
L Cray Inc.Cray XT4, 2.6 GHz
United States 2007 19320 85368
29
Lawrence Livermore National
LaboratoryAppro
International
Appro Xtreme Server -Quad
Opteron Dual Core 2.4GHz
InfinibandUnited States 2007 9216 36620
47
Lawrence Livermore National
Laboratory
California Digital
Corporation
Intel Itanium2 Tiger4
1.4GHz -Quadrics
United States 2004 4096 19940
Rank Site Manufacturer Computer Country Year Processors RMax
BGL
Franklin
Thunder
Atlas
Simulations at different scales: “sweetspot” at the nano-scaleIs my method appropriate for a given problem?
By Greg Odesgard, NASA Langley Research Center
University of Virginia, MSE 492/627: Introduction t o Atomistic Simulations, Leonid Zhigilei, http://www.people.virginia.edu/~lz2n/mse627
HPC SCALING: “GOOD” “BAD”“BAD” “BAD”
Celda unidad
DEFECTOS PUNTUALESBORDES DE GRANO
DISLOCACIONES
Cu,Al,Ni,Au,….Fe,W,V,Ta,…
Por qué las espadas japonesas son tan famosas?
Meyers and Chawla, Mechanical Behavior of Materials, 2nd Edition, Cambridge, 2009
E. Orowan, Thesis (1929),Z. Physik 89(1934) 634. G.I. Taylor, Proc. Roy. Soc. 145 (1934) 362. M. Polanyi, Z. Physik 89(1934) 660.
EdgeScrew
TEM of dislocations in Ti (B. Kad)
Porque los herreros
controlaban
nanoestructura
(dislocaciones, etc.)!
Tight Binding
MD
Mecánica del continuo
1 metro= 1,000,000,000 nanometros
1 metro= 1,000,000 micrones
Espesor cabello humano ~ 200 µm
Estafilococo ~ 1 µm
Rinovirus ~ 200 nm
Kaxiras’ web
¿ Qué es la nanotecnología?
Escala nano afecta escala macro:
Propiedades de los materiales
Para construir reactores de fusión se precisan modelos multiescala
14Al-Sawalmih, Li, Siegel, Fabritius, Yi, Raabe, Fratzl, Paris: Adv Funct Mater 18 (2008) 3307Fabritius, Sachs, Romano, Raabe, Adv. Mater. 21 (2009) 391 Sachs, Fabritius, Raabe: Journal of Structural Biology 161 (2008) 120
Escala “nano” controla comportamiento macroJerarquía estructural en artrópodos: la langosta ma rina