Команда исследователей из Токийского университета разработала программное обеспечение, способное преобразовывать "распределение физических величин в пространстве" в данные для 3D-печати. Новая программа может помочь ученым лучше визуализировать, и, таким образом, понять взаимоотношения между молекулярными функциями и распределением плотности электронов в атоме.

Под руководством технического специалиста Юна Ямазаки группа учёных из Института физики твердого тела недавно представила своё исследование, результатом которого стала модель из прозрачной смолы с различными цветными точками и линиями, представляющими электронное распределение плотности атомов углерода в молекуле фуллерена.

До сегодняшних дней представления о распределении электронов в атоме оставались достаточно примитивными и в основном опирались на молекулярные модели типа "ball-and-stick". С новым программным обеспечением, однако, распределение электронной плотности (также известной как электронное облако) можно преобразовать в комплекс точечных данных, которые затем воссоздаются с помощью струйных технологий 3D-печати. Конечный продукт лаконично описывается исследователями как "визуальное представление электронного облака в прозрачной смоле."

"Используя молекулярную модель типа "ball-and-stick", мы столкнулись с определёнными трудностями в выражении плотности электронов, рассчитанной на суперкомпьютере, однако нам удалось решить эту проблему с помощью новой технологии", - сказал Ямазаки. - "Было интересно искать возможности визуально отобразить невидимые физические величины в прозрачной смоле."

3D-печатная молекулярная модель может помочь учёным более чётко и подробно визуализировать распределение электронной плотности в данной молекуле. По словам исследователей, новый метод может привести к открытию новых молекулярных функций с участием электронов. В дополнение к возможности создания моделей для 3D-печати электронных облаков, программное обеспечение может быть использовано для создания визуальных представлений других явлений, таких как облака, архитектурные сооружения, воздушные потоки вокруг автомобилей, галактик и многое другое. Подобная универсальность технологии означает, что программное обеспечение имеет множество потенциальных применений в целом ряде различных областей.

Соавтор научно-исследовательского проекта и представитель компании X-Ability Синдзи Нагаширо поделился впечатлениями от исследования: "Я был действительно восхищён, когда нам удалось создать прекрасное электронное облако, используя нашу новую программу. Я надеюсь, что это программное обеспечение будет способствовать развитию новых научных направлений путем повышения визуализации результатов компьютерного моделирования с распределением электронной плотности от обычных двумерных изображений до трёхмерного воспроизведения с использованием потенциала 3D-принтинга."

Исследование было недавно опубликовано в материалах 30-го симпозиума Молекулярного моделирования общества Японии под названием "Развитие STL-файлов для молекулярного моделирования электронного облака с помощью 3D-принтера."

Источник