Υπολογισμός των υδροδυναμικών αλληλεπιδράσεων σε προσομοιώσεις Δυναμικής κατά Brown (Brownian Dynamics) διαλυμάτων βιολογικών και συνθετικών μακρομορίων

Επίβλεψη - Επιστημονικοί Συνεργάτες: Αλέξανδρος Κουλούρης (up1055941@upnet.gr), Δρ. Δημ. Τσαλίκης (tsalikis@chemeng.upatras.gr), Χαρά Αλεξίου (xalexiou@chemeng.upatras.gr)

Συνοπτική περιγραφή: Η δυναμική και η ρεολογική συμπεριφορά διαλυμάτων μακρομορίων μελετάται συστηματικά σήμερα με τη βοήθεια της μοριακής δυναμικής σε ατομιστική λεπτομέρεια. Εν τούτοις, η μοριακή δυναμική, ακόμα και όταν οι προσομοιώσεις εκτελούνται στους πιο σύγχρονους υπερ-υπολογιστές, αδυνατεί να καλύψει φαινόμενα που εκτείνονται σε κλίμακες μήκους μεγαλύτερες των εκατοντάδων νανομέτρων και κλίμακες χρόνου πέραν των λίγων μικροδευτερολέπτων. Αυτά τα εμπόδια μπορούν να ξεπεραστούν με χρήση της πολύ ισχυρής μεθοδολογίας της Δυναμικής κατά Brown (Brownian Dynamics) που μελετά τα συστήματα σ' ένα πολύ πιο αδροποιημένο (μεσοσκοπικό) επίπεδο. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας θα διεξαχθούν μεσοσκοπικές προσομοιώσεις Δυναμικής κατά Brown για τη μελέτης της δυναμικής και ρεολογικής συμπεριφοράς διαλυμάτων βιολογικών (double-stranded DNA) και συνθετικών μακρομορίων. Η έμφαση θα δοθεί στον έξυπνο υπολογισμό των δυνάμεων λόγω υδροδυναμικών αλληλεπιδράσεων σ' αυτά τα συστήματα ώστε να επιταχυνθεί η εκτέλεση των προσομοιώσεων στον ανώτερο δυνατό βαθμό. Όπου είναι εφικτό, τα αποτελέσματα θα συγκριθούν με αυτά που λαμβάνονται μέσω ατομιστικών προσομοιώσεων.

Παρατηρήσεις: Άριστη γνώση FORTRAN, προχωρημένων μαθηματικών, ρευστομηχανικής.

Προτεινόμενη βιβλιογραφία

[1]  Graham, Michael D. Microhydrodynamics, Brownian motion, and complex fluids. Vol. 58. Cambridge University Press, 2018.