Mô phỏng trong vật lý

VÕ VÂN H q NG (Chù biên) HUỲNH KIM LÂM - NGUYỄN TRU^e HÂI - NGUYÊN HÀ HÙNG CHƯƠNG MÔ PHỎNG TRONG VẬT LÝ NHÀ XUẤT BẬN ĐẠI HQC QUỐC GIA TP Hổ CHÍ MINH Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP H CHÍ MINH TRỮỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Võ Văn Hoàng (Chủ biên) Huỳnh Kim Lâm - Nguyên Trung Hải - Nguyễn Hà Hùng Chương MỖ PHỎNG TRONG VẬT LÝ NHÀ XU Ấ T BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA T P HỒ CHÍ MINH 2016 vồ VẦNHOẢNG(Chù biên) ihũỷnhkimlAn NGUYỀNTRUNG HẢI 1ngunhấhùngchng MƠ PHỎNG TRONG VẠT LY MU r ‘ " Bản tiếng Việt © TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH ^ T đ HQGHc ĨvŨNXBĐHQG-HCM vàCẢCTÁC GIẢ vi Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam Nghiêm cấm hlnh S S b í S , c h W P « ^ » S ĐÊ CỎ SÁCH HAY, CÂN CHƯNG AYB Ả O veTẤ CQUYÈN, M ỤC L Ụ C L Ờ IN Ó IĐ Ầ U C hương C SỞ CỦA QUÁ TRÌNH MƠ PHỎNG 1.1 Bản chất q trình mơ máy tính 1.2 Hệ thống, mơ hình q trình mơ 1.3 Các bước tiến hành q trình mơ ỊỊ 1.4 Ưu điểm hạn chế mô Ị3 1.5 Thiết kế program để mô 14 1.6 Các chi tiết kỹ thuật q trình mơ 1.7 Các khái niệm cấu trúc vật liệu lỏng, vô định hình tinh thể 1.8 Các phương pháp tính tốn cổ điẹn phươngpháp mơ - tínhtốn lượng tử 33 1.9 Tương quan kích thước - thời gian - phương pháp mô 34 Tài liệu tham khảo chương 36 C hương2 M ỘT s ố PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG c ổ Đ lỂN Ị6 24 dùng tron g v ậ t lý 37 2.1 Phương pháp Metropolis Monte-Carlo cổ điển 2.2 Phương pháp động lực học phân tử cổ điển 46 2.3 Giới thiệu phần mềm Lammps 50 Tài liệu tham khảo chương 53 Chương CÁC PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG - TÍNH TỐN LƯỢNG TỬ 37 54 3.1 Tổng quan phương pháp tính từ nguyên lý ban đầu 54 3.2 Phương pháp HARTREE-FOCK 63 3.3 Phương pháp DFT 65 3.4 Phương pháp động lực học phân tử sử dụng nguyên lý ban đầu Tài liệu tham khảo chương Chương MÔ PHỎNG CÁC HỆ ĐƠN GIẢN ĐƠN NGUYÊN TỬ 74 76 4.1 Các khái niệm 76 4.2 Một số hệ có tương tác đơn giản thường dùng 78 4.3 Những vân đề thường khảo sát dùng hệ đơn giản đơn nguyên tử 87 4.4 Mô cấu trúc tính chất nhiệt động học chát lỏng vơ định hình 87 4.5 Mơ tượng tinh thể hóa 96 4.6 Mơ tượng nóng chảy 102 4.7 Mơ tượng chuyển pha từ lỏng sang vơ định hình 115 Tài liệu tham khảo chương 120 Chương MÔ PHỎNG VẬT LIỆU KHỐI, VẬT LIỆU CĨ KÍCH THUỚC NANO VÀ VẬT LIỆU HAI CHIỀU 5.1 122 Điều kiện biên dùng mơ vật liệu khối, vật liệu có kích thước nano vật liệu hai chiều (2D) 122 5.2 Mô vật liệu khối 124 5.3 Mô màng mỏng, hạt nano 152 5.4 Mô vật liệu lớp nguyên tử (vật liệu hai chiều) 155 Tài liệu tham khảo chương 170 Chương MÔ PHỎNG PROTEIN 174 6.1 Tổng quan 174 6.2 Thế tương tác 182 6.3 Các thuật toán 206 6.4 Các phương pháp tính lượng tự 214 Tài liệu tham khảo chương 224 Chương GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHAN m ề m PHUƠNG p h p động mô PHỎNG PROTEIN BẰNG L ự c HỌC PHÂN TỬ c ổ ĐIÊN PHAN m èm XỬ LÝ DỮ LIỆU 226 7.1 Mô động lực học phân tử cổ điển ứng dụng cho protein hệ sinh học 226 7.2 Các phần mềm mô động lực học phân tử cổ điển phổ biến 227 7.3 Các phần mềm xử lý liệu mô 230 7.4 Giới thiệu phần mềm Gromacs 230 Tài liệu tham khảo chương 257 PHỤ LỤ C 258 Phụ lụ c Những phần mềm mô sử dụng nguyên lý ban đầu 258 Phụ lự c Những thuật ngữ tiếng Anh thơng dụng 268 LỜI NĨI ĐẦU Môn học Mô vật lý giảng dạy khóa cho sinh viên (SV) bậc đại học cao học Trường Đại học Bách khoa —Đại học Quốc gia TP HCM, Trường Đại học Cần Thơ sô sở đào tạo khác nước Để đáp ứng nhu cầu học tập tham khảo cho sv bậc học, biên soạn lại nội dung sách để tái Phiên sách biên soạn đên 90% so với phiên cũ xuất năm 2004 Sách gồm 07 chương phân phụ lục bao gôm 04 nội dung chính: Kiến thức c s cùa lĩnh vực mơ p h ị n g - tính tốn', C ác phư ơng p h p tinh toán mô phong cô ¿Hỗn lượng từ; G iới thiệu s ổ phần mềm thông dụng; K êt qu mơ p h ón g s ổ đ ối tượng cụ thể: mô phỏn g hệ đơn giàn, hạt nano, m àng móng, vật liệu khơi, vật liệu hai chiều, protein cá c đ ổi tượng sinh học Chúng đưa vào phân Phụ lục từ, thuật ngữ tiếng Anh thường dùng Ngoài khái niệm bận thông tin thuộc kiến thức sở đưa thông tin khoa học nhât chủ đề kèm theo tài liệu tham khảo tương ứng Do vậy, sách rât hữu ích cho đơi tượng thực nghiên cứu Vật lý phương pháp mô Trong phạm vi sách, chủng chi giới hạn đến số vấn đê lĩnh vục Vật lý vật liệu tính tốn Vật lý nano tính tốn, Vật lý thống kê tính tốn, Vật lý protein Cân lưu ý, mục đích tái bàn sách phục vụ đào tạo nghiên cứu khoa học phạm vi tương dối hẹp mà chúng tơi có trách nhiệm ĐHQG-HCM thực sách chuyên khảo mang tính phổ qt cho tồn lĩnh vực Vật lý tính tốn Sách sản phẩm đề tài cấp ĐHQG loại B (mã số B 14-20-01) cám ơn hỗ trợ tài ĐHQG-HCM Sách khơng khỏi thiếu sót, chúng tơi chân thành tiếp thu ý kiên đóng góp đồng nghiệp Các ý kiến xin gởi GS Võ Văn Hoàng Các chương I, II, IV, V G S.TS Võ Văn Hoàng (Đại học Bách khoa - ĐHQG-HCM) biên soạn Chương III Phụ lục PGS.TS Huỳnh Kim Lâm (ĐH Quốc tế - ĐHQG HCM) biên soạn với đóng góp CN Huỳnh Chơn Thiện Chương VI TS Nguyễn Trung Hải (Viện Công nghệ Illinois) biên soạn Chương VII TS Nguyễn Hà Hùng Chương (ĐH Tôn Đức Thắng) biên soạn Phụ lục GS Võ Văn Hoàng TS Nguyễn Hà Hùng Chương biên soạn Các tác giả cảm ơn ThS Nguyễn Hoàng Giang tham gia chỉnh sửa lên khn thảo TP Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2016 G S.TS Võ Văn Hồng Phịng thí nghiệm Vật lý tính tốn Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh 268 Lý Thường Kiệt, Quận 10, TP Hồ Chí Minh Email: vvhoang2002@vahoo.com Chương C SỞ CỦA QUÁ TRÌNH MƠ PHỎNG 1.1 BẢN CHÁT CỦA Q TRÌNH MƠ PHỎNG TRÊN MÁY TÍNH Nếu lý thuyết thực nghiệm hai “cái chân” truyền thống khoa học Khoa học -Tính tốn (KHTT) phát triển mạnh mẽ xem “cái chân thứ ba” khoa học KHTT hiểu khoa học việc xây dựng mơ hình tính tốn thực chúng máy tính để giải vấn đề phức tạp ngành khoa học - kỹ thuật khác Có thể xem KHTT gồm ba phần chính: sở khoa học máy tính, sở khoa học tính tốn (bao gơm tốn ứng dụng, phương pháp tính tốn - mơ phỏng, ngơn ngữ lập trình, phần mêm tính tốn - mơ phỏng, phương pháp tính tốn - xử lý liệu - đồ họa, ) phần kiến thức chuyên ngành lĩnh vực khoa'học cụ thể (như toán học, vật lý, hóa học, sinh h ọ c, ) Trong đó, phần cốt lồi KHTT có mơ hình hóa mơ Hình 1.1 Minh họa ba phần cúa Khoa học tính tốn: Tốn học + Khoa học máy tính + Khoa học kỹ thuật chuyên ngành (vẽ lại từ Hình website: http://luckritzh blogspot.com/, ngày lấy: 25/03/2016) Trước hết, mơ hình hóa q trình tìm mơ hình đơn giản để mơ tả khái qt hệ thống thực Ta bó bớt nhừng phức tạp không cần thiết không chất, cân mô hình mơ tả chất quan trọng nhât hệ thông thực mà ta cần nghiên cứu Mơ hình KHTT mơ hình tính tốn đựợc máy tính thể thơng qua thuật tốn ngơn ngữ lập trình, tức chúng mơ tả băng ngơn ngữ tốn học Trong mơ việc tạo thật máy tính hệ thống thực cho “thấy” chúng vận hành Mơ mơ hình ln với nhau, mn mơ hệ thơng thực thl phải có mơ hình tinh tốn cùa hệ thơng thực thực việc tính tốn cúa mơ hình máy tính, chúng ch o p h ép cúc nhà CHƯƠNG I nghiên cứu xây dựng thử nghiệm m hình cá c tượng phứ c tạp máy tính Nói m ột cá ch khác, đ ó hình thức nghiên cứu m ới: làm thực nghiệm máy tính, với hiệu qu ả cao, chi p h í thấp tiết kiệm nhiều thời gian Các kỹ thuật mơ phóng phát triển sơi động vịng mây chục năm qua phát triên máy tính, ứng dụng rộng khắp nhiều lĩnh vực khoa học - kỹ thuật Cho đên nay, rât khó hình dung lĩnh vực khoa học-kỹ thuật phát triển mà thiếu đóng góp KHTT Sự đời KHTT góp phần hình thành nên ngành khoa học như: Tốn học tính tốn, Vật lý tính tốn, Hóa học tính tốn, Sinh học tính tốn, Y học tính tốn Cơ học tính tốn 1.2 HỆ THỐNG, MƠ HÌNH VÀ QUẢ TRÌNH MƠ PHỎNG 1.2.1 Hệ thống Hệ thống xem tập họp thực thể, tập hợp nguyên tử-phân tử, hệ thống giao thông thành phô, tập hợp khách hàng siêu thị, chúng vận động tương tác lẫn hướng đên kêt thúc có logic Trên thực tế, hệ thống phụ thuộc vào đối tượng nghiên cứu Tập hợp thực thê tạo nên hệ thống cho nghiên cứu tập hợp thuộc hệ thông nghiên cứu khác Trạng thái hệ thống tập hợp biến cần thiết để diễn tả hệ thống vào thời điểm đó, liên quan đến đối tượng nghiên cứu Có thể phân làm hai loại hệ thống: hệ thống gián đoạn hệ thống liên tục Hệ thống gián đoạn biến trạng thái thay đổi tức thời thời điểm rời rạc theo thời gian Ví dụ: ngân hàng hệ thông gián đoạn, biên trạng thái - số khách hàng ngân hàng thay đơi có khách hàng đên khởi ngân hàng Hệ thống liên tục biến trạng thái thay đổi liên tục theo thời ẹian, ví dụ: máy bay di chuyển khơng gian Khi đó, biến trạng thái vị trí vận tốc máy bav thay đổi liên tục theo thời gian Trong.thực tê, có hệ thơng khơng hồn tồn rời rạc, khơng hồn tồn liên tục Tuy nhiên, hai dạng có ưu thê nhiều cho ràng hệ thống thuộc dạng hay dạng Tại số điểm thời giạn tồn hệ thống, ta cần kháo sát hệ thống đế hiểu mối tương quan thành phân hệ thơng, suy đốn biếu cua hệ thống có tác dụng điều kiện Sơ nghiên cứu hệ thống xem qua Hình 1.2 Hệ thổng phương phâp lỹ tnuyet Ỵh| nghjệm mơ hình hệ thống với hệ thống tr Mơ hlnh vật lý Mơ hlnh tốn học Giải pháp giải tích Mơ Hình 1.2 Sơ đồ nghiên cứu hệ thống CO SO CUA QUA TRINH MO PHONG 1.2.2 Mo hinh Trong mot so truang hap khong the lam thi nghiem true tiep vai he thong hoac de tiet kiem thai gian va tien bac, nguai ta thuang lam thi nghiem vai mo hinh de xac dinh cac thong so toi uu truac tibn hanh thi nghiem true tibp vai lie thong thuc Dieu rfo thuang xay che tao thiet bj, thu vu khi, Khi dung mo hinh van de dat la mo hinh phan anh chinh xac he thong den muc nao (goi la tin cay cua mo hinh) Co hai loai mo hinh ca ban: Mo hinh Vat ly Mo hinh khoi nha chuan bi xay dung, mo hinh xe hai kieu mai chuan bi san xu dt la nhung mo hinh vat ly dien hinh Day la dang mo hinh tinh, chung khong thuoc dang cac mo hinh thuang dung nghien cuu hoat dong hay phan tich he thong Tuy nhien mot so truang hap viec dimg cac mo hinh vat ly la rat can thiet de nghien cuu cac he thong ky thuat hoac he thong quan ly Nhung phan Ion cac truang hap de dat dirge muc dich tren nguai ta lai dung cac mo hinh toan hoc Mo hinh toan hoc La mo hinh the hien he thong vc mat tirong quan logic va luang quan \c chat ma sau co the dieu khien hoac bien doi de l'thay’' mo hinh thay doi - van hanh nhu the nao Hinh 1.3 Phan b6 nguyen ttr theo trat tu lap phuang tain dien (fee) khong gian ba chilu cua he dan gian dan nguyen tu co tuang tac Lennard-Jones ( U ) tai mot nhiet xac dmh (Du li?u rieng cua Vo Van Hoang) Co the xem day la mo hinh vat ly hay mo hinh tinh 1.2.3 Giai ph^p giai tich va giai phap mo phong Giai ph^p giai tich Khi dung xong mo hinh toan hoc thi sau can kilm tra xem co the dung mo hinh d6 tra Idi nhijmg cau hoi ma ta quan tarn ve he thong can the hien Neu mb hinh du dern gian thi co the lam viec vai cac he thuc tuang quan va cac dai luong dan vao de nhan ket qua chinh xac Do la giai phap giai tich Vi du: mo hinh toan hoc dan gian la moi tirong quan d - v.( , vai d la 10 CHƯƠNG ì quãng đường dịch chuyển, V vận tốc t thời gian Vì vậy, ta biết d V dùng mơ hình để nhận đại lượng / = íl/ v Đây giải pháp giải tích đơn giản, một- số giải pháp giải tích phức tạp nhiều địi hỏi thời gian tính tốn lớn Nếu giải pháp giải tích tương thích tốt với mơ hình tốn học tính máy tính cách hiệu q thơng thường người ta chọn giài pháp giải tích phương pháp mơ Tuy nhiên, số trường hợp mà hệ thống phức tạp giai pháp giái tích khơng thể đáp ứng cách hiệu Khi đó, giải pháp mơ phóng dặt Mơ máy tính Một cách tổng qt, mơ xử !ý mơ hình cách -;ố học máy tính xem liệu đâu vào ảnh hường thê đên kêt đâu Mơ hình dể mơ KHTT mơ hình tính tốn dược máy tính thể thơng qua thuật toan ngơn ngữ lập trình, tức chúng có thê mơ tả băng ngơn ngữ tốn học Một cách tống qt, mơ phịng dựng lại mơ hình máy tính theo hệ thống có thực tế sau khảo sát vận động hệ Vì sa o ta p h ả i thực m ỏ p h ị n g máy tính? • Mơ cho thông tin chi tiết (ớ m,'„> _ s phan tư) (ơ mức d9 vi mô ngun tử • Có thể khảo sát mơ hình điều kiên lílir, tu , thực tê • khĨ thực hiệ " h°ặ c khơng thể thực • Dễ dàng thay đổi điều kiện khảo sát • Chon đươc liệu tối ưu, tiết kiệm trình tK.r „ , J ' , "ghiệm nhiều lần thực tế • Tiêt kiệm thời gian tiên bạc Có số dạng mơ hình để mơ sau: • M hình m p h o n g động lực h ọc VCI tĩnh h ọ c : Mơ hình tmi k , _ „ , , X vào thời điểm riêng diễn tả thống tronl tỉi'1- ọ c dung mo tả hệ thơng khơng đóng vai trị Ví dụ: mơ hình M on te-^n ? mà đơn giản thời g.ian mơ hình mơ động lực học dùng diễn tá he thố ar,r ~ ac trưdrn£ hợp cdn mơ hình diễn tả vân động nguyên từ theo thoi ó ỉa ^ '.en ! a tbeo tbơl g|an' V1 dụ: đọng lực học phan tử « h « nhạn đưực bàng phtrơng pháp • Mơ hình m p h ỏ n g ngẫu nhiên vc) tất định: Nếu mò U' V, yếu tố ngẫu nhiên dó mơ hình tắt đinh ví H i?»0 P í0I?g chứa bât vi phân diễn tả phản ứng hóa học Trong mơ hình Ầt l ĩ Ẳ kÍ I ? phương trìr? định lần tập hợp đại lượng đâu vào r ắ u ĩ \ u ĩ iệuđẩu mơ hình Ngược lại, mơ hình chứa mơi ? L _ C,Aương qT bên tronS mơ hình mơ ngẫu nhiên Ví du- mo h ẳ phan |ư đail_vào nẾ?au nhiên nguyên tử chất sắt từ bảng phương phán p, " g phân bố moment từ ngẫu nhiên p p Monte-Carl° mơ hình mơ • M hình mơ p h ỏn g rờ i rạ c liên tục: tươne tư Ií Kắ: -í Ị , , , thong lỉen tục « g i a i thiên ự kh4i ni«m ^ h« thố"8 r « rạc vả hệ P H Ụ LỤC 270 boundary (n) biên, biên giới buckling (adj) lệch khỏi mặt phẳng chung phân bố nguyên tử sổ vật liệu hai chiều (VD silicene) bulk (adj) vật liệu khối (mơ hình với biên tuần hoàn) by means cách, phương pháp Ị I c caging effect hiệu ứng nguyên tử bị kiềm giữ nguyên tử lân cận Car-Parrinello molecular dynamics (CPMD) động lực học phân tử Car-Parrinello cavity (n) lỗ trống vật liệu character (n) tính chất, đặc trưng characteristic behavior tính chất đặc trưng classical MD phương pháp động lực học phân tử cổ điển close-packed atomic arrangement sir phân bố nguyên tứ dạng lèn chặt/xếp chặt cohesive energy lượng liên kết combination (n) tổ hợp lại compare (v), comparision (n) so sánh với composition (n) thành phần compound (adj,n) thuộc hợp chất, hợp chất comprise (v) bao gồm computational physics vật lý tính tốn computational science khoa học tính tốn computer simulation mơ phịng máy tính concentration (n) nồng độ condense (v) ngưng tụ condensed matter chất rắn tạo thành bàng cách ngưng tụ/cô đặc từ thể khí hay lỏng condition (n) điều kiện conformational change Sự thay đổi hai cấu hình/cấu trúc phân tứ sinh học linh động protein configuration (n) cấu hình confinement (n) hạn chế, giới hạn mặt không gian confinement effect ảnh hưởng hạn chế mặt không gian connect (v) liên kết 271 PHỤ LỤC contribute (v) dóng góp contribution (n) đóng góp c o o l(v) làm lạnh (cooling: làm lạnh) cooling rate tổc độ làm lạnh coordinate (n) tọa độ coordination number số phối vị coordination sphere mặt cầu phối vị comer (n) góc correlation (n) tương quan coupling tương lác với covalent (adj) cộng hóa trị criterion (n) tiêu chí critical (adj) tới hạn crossover(n) sự' giao crystal (n) tinh thể crystal growth phát triển cùa tinh thể từ nhữ crystalline (adj) thuộc tinh thể crystallization (n) tinh the hóa cubic (adj) thuộc lập phương cutoff radius bán kính cat (VD: cutoff radii tác, nêu khoảng cách lớn giá trị xem khơng cịn tưomg tác) D dangling bond liên kết thiếu kết nối, dạng treo lòng thòng, đu đưa defect (n) khuyết tật define (v) xác định demonstrate (v) densification (n) hóa rắn, đơng đặc density (n) khối lượng riêng density functional theory (D FT) thuyết phiếm hàm mật độ density profile phân bố mật độ dọc theo mộ trục hay hướng xác định determine (v) xác định deviate (v) lệch khỏi diagram (n) giản đồ diameter (n) đường kính P H Ụ LỤC 272 diffraction (n) nhiễu xạ diffraction data liệu nhiễu xạ diffraction pattern ảnh nhiễu xạ (tia X hay neutron ) diffusion (n) khuếch tán diffusion constant hệ sổ khuếch tán diffusive regime vùng chuyền động mang tính khuếch tán dimension (n) chiều không gian (two-dimension: hai chiều) distorted (adj) bị méo mó distorted structure cấu trúc bị méo mó so với cấu trúc lý tưởng distribution (n) phân bố domain (n) vùng (trong đa tinh thể) double-well interaction potential tương tác có hai cực tiểu dynamic (adj) thuộc động học E edge(n) cạnh elastic constant hệ số đàn hồi elasticity (n) đàn hồi electronic structure calculation tính tốn cấu trúc điện tử electronic structure cấu trúc điện tử element (n) nguyên tố hóa học empirical potential tương tác mà hệ số nhận cách fit số liệu thực nghiệm enhanced sampling thuật giái nhằm tăng tốc việc tìm kiếm cấu hình khác hệ mơ equation o f state phương trình trạng thái equilibrate (v) làm cho đạt trạng thái cân bàng equilibrium (n) cân equilibrium liquid chât lóng cân băng nhiệt động (ở vùng nhiệt độ cao nhiệt độ nóng cháy trạng thái cân băng nhiệt dộng) estimate (v) xác định (estimate melting point: xác định nhiệt độ nóng chảy) evidence (n) băng chứng evolution (n) biến đối exhibit (v) thể experiment (n) thí nghiệm experimental (adj) thuộc thực nghiệm HỤ LỤC 273 xplore (v) phát xponent(n) số mũ (của hàm dạng e mũ x) ice-centered-cubic (fee) lập phưcmg tâm mặt mature (n) đặc tính, đặc điểm ne (adj) thuộc tinh tế ne structure cấu trúc tinh tế nite (adj) xác định nite temperature nhiệt độ xác định rst coordination sphere mặt cầu phối vị thứ (có bán kính bang vị trí thấp hàm phân bố xuyên tâm sau đinh cao đầu tiên) rst-order transition chuyển pha loại I (chuyển pha có nhảy bậc cúa sơ đại lượng nhiệt động học) rst-principles calculation tính tốn dựa vào nguyên lý ban đầu-dựa học lượng tử ab inito calculation >rce field trường lực owlike motion chuyển động theo dòng uctuation (n) thăng giáng uid (n) chất lỏng, chất lưu ee boundary condition biên tự ee surface bề mặt tự ee thin film màng mỏng tự ee-standing (adj) đứng riêng biệt, không tựa lên gi cả'(V D : free­ standing thin film) eeze (v) đông cứng ustration (n) hạn chế, cản trở inction (n) hàm số mtional (adj) thuộc hàm số lass (n) lass formation lass former thủy tinh, trạng thái giống thủy tinh, trạng thái vô định hình nhận bàng cách làm lạnh nhanh từ trạng thái lỏng hình thành trạng thái thủy tinh (vơ định hình) chất tạo thành trạng thái thúy tinh (vơ định hình) băng cách làm lạnh nhanh từ trạng thái lỏng P H Ụ LỤC 274 glass transition temperature nhiệt độ chuyển pha từ lỏng sang vô định hình glass transition chuyển pha từ lỏng sang vơ định hình glass-forming liquid chất lỏng có khả tạo thành trạng thái thủy tinh (vơ định hình) làm lạnh nhanh glassy (adj) thuộc trạng thái thủy tinh hay vơ định hình glassy state trạng thái thủy tinh hay trạng thái vơ định hình nhận cách làm lạnh nhanh từ trạng thái lòng glassy structural order trật tự cấu trúc mang tính vơ định hình gradually (adv) cách từ từ (không nhảy bậc) grain boundary biên vùng (trong đa tinh thế) graphics processing unit vi xử lý đồ hoạ, chuyên dụng nhận nhiệm vụ tăng tốc, xử lý đồ hoạ cho vi xử lý trung tâm CPU ground State trạng thái nhiệt độ Kelvin hard wall effect ảnh hưởng tường cứng hard wall tường cứng heat (n) nhiệt heat(v) nung nóng (heating: nung nóng) heat bath bế nhiệt heterogeneity (n) dị thường, không đồng heterogeneous (adj) dị thường heterogeneous nucleation tạo mầm không đồng homogeneous (adj) đồng honeycomb structure cấu trúc dạng tổ ong (gồm đom vị cấu trúc dạng hình lục giác) honeycutt-Andersen bond pair analysis phân tích cặp liên kết theo kiểu HoneycuttAndersen hoppinglike motion chuyển động dạng có bước nhảy icosahedral structure cấu trúc tạo nên từ đa giác 20 mặt icosahedron (n) đa giác 20 mặt (mỗi mặt tam giác đều) đom vị cấu trúc thường gặp kim loại vô định hình identical atoms nguyên tứ giống in accordance with phù hợp với PHỤ LỤC 275 inherent structure cấu trúc riêng, cấu trúc tự thân T = K initial configuration cấu hình ban đầu, mơ hình ban đầu dùng mô initial state trạng thái ban đầu initiate (v) khởi phát intensive (adj) cấp tập interaction (n) tương tác interatomic potential tương tác giữầ nguyên tử interface (n) mặt tiếp xúc interfacial region vùng tiếp giáp hai loại vật liệu hai pha interior (n) vùng bên investigate (v) nghiên cứu ionic (adj) thuộc liên kết ion isotropical (adj) đanc hướng K kinetics (n) động học L lattice constant số mạng (của tinh thể) layer(n) lớp (atomic layer: lớp nguyên tử) layering tượng tách lớp lifetime (n) thời gian sống ligand phối tứ, hợp chất có thề liên kết với protein limitation (n) hạn chế line defect khuyết tật đường linear (adj) tuyến tính liquid (n, adj) chất long, thuộc chất lỏng liquid-like (adj) giống lỏng liquid-liquid transition chuyến pha từ trạng thái lỏng sang trạng thái lỏng khác, trạng thái lỏng có khối lượng riêng cấu trúc khác LJ-reduced units đơn vị ước lượng tính theo kiểu Lennard-Jones, đơn vị Lennard-Jones dùng cho hệ đơn giản local (adj) địa phương, cục local (n) định xứ local environment môi trường địa phương (xung quanh nguyên tử) PHỤ LỤC 276 local order trật tự địa phương, cục local variation biến đổi/thay đổi cục long-lived glassy state trạng thái vơ định hình bền với thời gian long-range order trật tự xa (trong tinh thể) lysozyme chất có nước mắt, nước mũi, nước bọt M many-body potential tương tác nhiều hạt (pair potential: tương tác cặp) material (n) vật liệu matter (n) chất MD time step bước thời gian cùa phương pháp MD (thường fs) mean (adj) trung bình mean coordination number số phối vị trung bỉnh mean-square displacement (M SD) trung bình bình phương độ dịch chuyển mechanics (n) học mechanism (n) chế medium-range order trật tự trung bình (giữa xa gần) tương tự intermediate-range order melt (v) làm nóng chảy, trạng thái nóng chày melting (n) nóng chảy melting heat nhiệt nóng chảy melting point nhiệt độ nóng cháy metal (n) kim loại metallic (adj) thuộc kim loại metallic glass thủy tinh kim loại, kim loại vơ định hình nhận băng cách làm lạnh từ trạng thái lỏng metalloid (adj) thuộc kim metastable (adj) già bền method (n) phương pháp microphase (n) pha vi mồ microscopic (adj) thuộc vi mô microstructure (n) cấu trúc vi mô mixture (n) hợp chất, hồn hợp mobility (n) độ linh động model (n) mơ hình (modeling mơ hình hóa) molecular (adj) thuộc phân tử 277 PHULUC molecular docking phương pháp mơ hình hố cấu hình liên kết giũa protein phối tử cấp độ phân tử molecular dynamics động lực học phân từ monatomic (adj) đon nguyên tử monocrystal (n) đơn tinh thể monolayer (n) lớp dơn (atomic monolayer: lớp đơn nguyên tử) multicomponent system hệ thống có nhiều lọai nguyên tử N native state trạng thái tự nhiên cúa phân tử sinh học, hay dùng để mơ tả cấu hình protein trạng thái hoạt động chức nanoparticle (n) hạt nano nanoribbon (n) ruy bănu có dộ rộnu nm nature (n) tự nhiên, chất tự nhiên near substrate region vùng gần đế nearest neighbor atom nguyên tử lân cận gần cùa nguyên tử cho phạm vi mặt cầu phối vị thứ I nearest neighbor lân cận gần pham vi măt cầu phối vi thứ network-forming glass chất vơ định hình có cấu trúc dạng mạng lưới liên kêt đơn vị cấu trúc (VD: S i vô định hình) neutron scattering data liệu tán xạ neutron non-crystalline (adj) phi tinh thể thuộc phân bố nguyên từ khơng có trật tự tinh thê non-local (n) bất định xứ, không cục non-reactive potential tương tác khơng gây phản ứng hóa học normalization condition điều kiện chuẩn hóa nucleation (n) tạo mầm nuclei magnetic resonance phương pháp cộng hướng từ hạt nhân, giúp quan sát câu trúc động học cùa phân tử sinh học, đỏ có protein neutron spin echo phương pháp thực nghiệm tán xạ neutron phi đàn hôi, ứng dụng quan sát động học cùa protein 278 P H Ụ LỤC obtain (v) đạt được, nhận one-component model mơ hình loại nguyên từ orbital (n) vân đạo order (n) trật tự origin (n) nguồn gốc overcoordinated atom nguyên tứ có sổ phối vị lớn mức bình thường oxidation (n) oxy hóa p ! ' J ;r ■’ ’■ " •- : < pair (n) cặp pair interatomic potential tương tác cặp pair correlation function hàm tương quan cặp parameter (n) hệ số parallel computation tính tốn song song, phối hợp lúc nhiều vi xứ lý với để tính tốn nhanh so với sử dụng vi xử lý partial structure factor hệ số cấu trúc riêng phần (cho hệ nhiều loại nguyên tử) pentagon (n) đa giác năm cạnh perfect crystal tinh thể hoàn háo periodic (adj) tuần hoàn (periodicity: tuần hoàn) periodic boundary condition điêu kiện biên tuần hoàn periodic calculations tính tốn (cấu trúc điện tử) tuần hồn periodicity (n) tính tuần hồn phase(n) pha (lỏng, k h í, ) phase transition chuyến pha physical behavior tính chất vật lý plain wave sóng phẳng plateau region vùng nằm ngang (trong chuyển động nguyên từ) point defect khuyết tật điếm position restraint Phương pháp giới hạn chuyển động cùa nguyên tứ protein, thường dùng trình chuẩn bị hệ mô polycrystal (n) đa tinh thể polyhedron (n) đa diện (số nhiều polyhedra) 279 PHULUC polymorphism (n) đa thù hình, có nhiều trạng thái polynomial (adj) thuộc đa thức potential (n) tương tác, potential-energy minima cực tiếu tương tác power law định luật hàm mũ predict (v) dự đoán prediction (n) tiên đoán preparation (n) chuấn bị mẫu sản xuất mẫu pressure (n) áp suất pressure-volume relationship mối liên hệ thể tích-áp suất pristine (adj) nguyên thủy procedure (n) quy trình process(n) trình property (n) tính chất protein folding q trình cuộn protein từ trạng thái trật tự sang trạng thái tự nhiên pseudopotential approximation phép gần giả pure (adj) tinh khiết qualitative (adj) thuộc chất quantitative (adj) thuộc lượng quantumn mechanics (n) học lượng tử quartic (adj) thuộc bậc (quartic term số hạng lũy thừa bậc 4) quasicrystal (n) giá tinh với cấu trúc có trật tự cỏ đối xứng bậc khơng có tính tuần hồn phân bố ngun tử quench (v) làm lạnh quenching làm lạnh R radial distribution function hàm phân bố xuyên tâm reactive potential tương tác gây phản ứng hóa học rearangement (n) xếp lại ReaxFF potential tương tác cho tạo liên kết hóa học (hay đứt liên kết) reduce(v) giảm, làm giám relatively (adv) tương đối 280 P H Ụ LỤC relaxation dynamics động lực học hồi phục, tự vận động nguyên tử hướng đến trạng thái cân bàng tương tác qua lại nguyên tứ relaxation process trình hồi phục (sự vận động nguyên từ để hệ hướng đến trạng thái cân bằng) relaxation time thời gian hồi phục relevant (adj) phù hợp với repulsive (adj) thuộc day (répulsive term phần tương tác đẩy tương tác) reverse Monte-Carlo method phương pháp Monte-Carlo dáo ring (n) vòng (cấu trúc) ring size distribution phân bố vịng cấu trúc theo kích thước root mean square deviation độ lệch quân phương root mean square fluctuation độ thăng giáng quân phương, thường sứ dụng đê quan sát linh động amino acid q trình mơ MD rough (adj) gồ ghề S sample (n) mẫu vật saturate (v) làm bão hòa scale (n) kích cờ scattering tán xạ second-order transition chuyến pha loại II chuyển pha từ sắt từ sang thuận từ (khơng có nhảy bậc cùa đại lượng nhiệt động học) self-assembly tự tổ hợp self-diffusion hệ số tự khuếch tán semiconductor (n) chất bán dẫn semi-emperical (n) bán thực nghiệm separate (v) tách shape (n) hình dạng sharp (adj) nhọn,săc sharp peak đình nhọn, đỉnh cao vút short-range order trật tự gần (trong chất lỏng hay vơ định hình) side chain nhánh phụ cùa protein khơng bao gồm nguyên tứ cấu tạo nên mạch cùa protein 281 P H Ụ LỤC simple (adj) đơn gián simple liquid chat lỏng đơn giản simple system hệ đơn giản (hệ có tương tác đơn giản hệ Lennard-Jones), ngun tứ chât diêm khơng có cấu trúc điện lứ simulation (n) mơ phóng simulation box hộp mơ phóng, mơ hình mơ phóng simulation cell mơ hình/vùng khơng gian nơi thực tính tốn/mơ simultaneously (adv) tức size mismatch khơng khớp kích thước slope (n) độ nghiêng smooth (adj) trơn solid (n, adj) chất rẳn, thuộc chất rắn solidification (n) tượng hóa rắn (đơng dặc) solid-like (adj) giống rấn space (n) không gian space dependence phụ thuộc vào không gian spatial (adj) thuộc không gian spatio-temporal arrangement phân bố không gian theo thời gian specific heat nhiệt dung riêng spontaneous (adj) tự phát square binh phương stabilization (n) ổn định stable (adj) bền vũng starting point điếm khởi đầu state (n) trạng thái static (adj) thuộc tĩnh học static structure factor hệ số cấu trúc tĩnh statistics (n) structural (adj) structural fluctuation structure (n) structure factor substrate (n) thống kê (statistical thuộc thống kê) thuộc cấu trúc thăng giáng cấu trúc cấu trúc hệ số cấu trúc đế (khi chế tạo màng móng đế kim loại thường dùng: phú lớp màng móng lên đế cứng) P H Ụ LỤC 282 sudden change thay đổi đột ngột (dạng cùa chuyển pha bậc I) supercooled liquid chất lõng làm lạnh cực nhanh (thuộc vùng nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ thủy tinh hóa) supercomputer siêu máy tính supported thin film màng móng phũ đế cứng suppress (v) hạn chế q trình surface region vùng bề mặt synthesis (n) tổng hợp chế tạo system (n) hệ thống systematic (adj) có hệ thống T temorary trapping kiềm giữ tạm thời (bởi nguyên tử lân cận) temperature (n) nhiệt độ temperature dependence phụ thuộc vào nhiệt độ temperature-dependent (adj) phụ thuộc nhiệt độ tetrahedral network lưới tứ diện thermal (adj) thuộc nhiệt thermal conducivity độ dần nhiệt thermal expansion coefficient hệ số dãn nhiệt thermodynamical (adj) thuộc nhiệt động lực học thermodynamics (n) nhiệt động lực học thermostat (n) bể nhiệt, nguồn nhiệt thin film màng móng three-body term phần tưomg tác ba hạt tưomg tác three-dimensional (adj) thuộc ba chiều (3D) three-dimensional system hệ ba chiều (3D) time dependence phụ thuộc vào thòi gian time step bước thời gian time-temperature-transformation curve gián đồ TTT hay giản đồ phụ thuộc chuyến pha theo thời gian nhiệt độ trình tinh thể hóa trạng thái vơ định hình lỏng làm lạnh nhanh topological ordering trật tự mang tính topo (phân bố chi liên quan đến kích thước, dạng hình học nguyên từ) 283 PHỤ LỤC total energy lượng toàn phần (bao gồm cá động năng) trajectory quỹ đạo mơ phịng, tập hợp cấu hình hệ thu q trình mơ transformation (n) chuyển đổi, chuyển pha transformation time thời gian chuyển pha transition (n) chuyển đổi transport mechanism chế chuyển động/vận động triangle (n) tam giác triangle lattice lưới mà ô tam giác two-body term phần tương tác cặp tương tác two-dimensional (adj) thuộc hai chiều (2D ) u undercoordinated atom unrelaxed model , nguyên tử có số phối vị nhó mức bình thường mơ hình khơng có hồi phục (chưa cân nhiệt động cách hồi phục lâu nhiệt độ xác định) V vacancy (n) khuyết tật dạng (thiếu) nguyên tử vacancy formation energy lượng tạo thành vacancy value (n) giá trị vapor deposition kết tụ từ thể (khí) variational method phương pháp biến phân vary (v) thay đổi, biến đổi vibrational spectrum phổ dao động viscosity (n) độ nhớt visualization (n) trực quan vitrify (v) tạo trạng thái vô định hình từ trạng thái lỏng (glass formation) I w well-relaxed model mơ hình hồi phục tốt nhiệt độ xác định để đạt trạng thái cân MÔ PHỎNG TRONG NHÀ XUÁT BẢN HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ Hồ CHÍ MINH VẬT LÝ ĐẠI Khu phố 6, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh Dãy c, số 10-12 Dinh Tiên Hoàng, Phường Bến Nghé, Quận 1, v õ VĂN HOÀNG (Ch ủ biên) TP Hồ Chi Minh HUỲNH KIM LẰN ĐT: 862726361 - 862726390 NGUYỄN TRUNG HẢI E-mail: vnuhp@vnuhcm.edu.vn NGUYỄN HÀ HÙNG CHƯƠNG PHÒNG PHÁT HÀNH & TRUNG TÂM SÁCH ĐẠI HỌC Dãy c, số 10-12 Đinh Tiên Hồng, Phường Bến Nghé, Quận 1, TPHồChí Minh ĐT: 862726361 - 862726390 - 08362726353 - 08362726350 Website: www.nxbdhgghcm.edu.vn - www.sachdaihoc.edu.vn Chịu trách nhiệm xuất NGUYỄN HOÀNG DŨNG Nhà xuất ĐHQG-HCM tác già/đối tác liên kt gi ban quynđ Copyrightâ by VNU-HCM Publishing House and author/co-partnership All rights reserved Ẩ, Chịu trách nhiệm nội dung NGUYỀN HOẢNG DŨNG ; Tổ chúc thảo chịu trách nhiệm tác quyên TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG HCM Biên tập Xuất năm 2016 PHẠM THỊ ANH TÚ : Sửa bàn in THÙY DƯƠNG Trình bày bia VÕ THỊ HỒNG Số lượng 500 cuốn, Khổ 19x27 cm, ĐKKHXBsố: 966-2016/CXBIPH/ 02-52/ĐHQGTPHCM, Quyết định XB số 134/QĐ NXB ĐHQG-HCM cấp ngày 26-05-2016 In tại: Xưởng in trường ĐHBK Đ/c: 268 - Lý Thường Kiệt— Quận 10-TPHCM Nộp lưu chiểu: Quý II/ 2016 ISBN: 978 - 604 - 73 - 4133 -