نانوذرات

نانو ذرات کاربردهای فراوانی در علم نانو دارند و از اینرو در جریان انجام بسیاری از تحقیقات مرتبط با فناوری نانو، به محاسبات و شبیه سازیی این ذرات نیاز پیدا میکنیم. در این پست، یکی از مدلسازیهای مربوط یه نانوذرات را مشاهده میکنید.

در اینجا تصویر حاصل از شبیه سازی 50 نانو ذره کروی با شعاههای دلخواه را که در فضایی مکعبی محصور شده اند مشاهده میکنید.


معادله موج

معادله موج یکی از پرکاربرد ترین معادلاتی است که در تمامی مسائل فیزیکی به آن پرداخته می‏شود. از امواج مکانیکی موجود در سطح آب گرفته تا امواج الکترومغناطیسی ما نیازمند به حل معادله موج هستیم. یکی از بهترین و قوی ترین نرم افزارهای محاسباتی که در آن قدرت برنامه نویسی به همراه توابع ضروری دست به دست یکدیگر داده اند تا حل چنین مسائلی را برای مان ساده کند نرم افزار MATLAB (مطلب و یا متلب) است.
معادله موج می‏تواند به صورت یک بعدی و یا دوبعدی باشد، که به صورت یک معادله دیفرانسیل هذلولوی شناخته می‏شود.
در تصویر زیر یک معادله موج حل شده را در فضای دو بعدی می‏بینید که توسط نرم افزار متلب (MATLAB) شبیه سازی شده است. نمودار موج انتشار یافته در محیط در شکل سمت چپ نمایش داده شده است و نمودار خطای محاسباتی آن که از مرتبه 14-^10 است نیز در شکل سمت راست نشان داده شده است.
معادله موج

معرفی MATLAB

 نرم افزار MATLAB از جمله مهمترین و کاربردی ترین نرم افزار های مهندسی است که دامنه استفاده های آن تمام رشته های مهندسی را در بر گرفته است. زمينه هايي كه MATLAB به آنها پرداخته است شامل مخابرات، كنترل، فازي، پردازش تصوير وصوت، معادلات ديفرانسيل جزئي، شبكه عصبي، سيستم هاي قدرت، رياضيات، بانك اطلاعاتي، و... می باشد.

متلب یک محیط نرم‌افزاری برای انجام محاسبات عددی و یک زبان برنامه نویسی نسل چهارم است. واژهٔ متلب هم به معنی محیط محاسبات رقمی و هم به معنی خود زبان برنامه‌نویسی مربوطه‌است که از ترکیب دو واژهٔ MATrix (ماتریس) و LABoratory (آزمایشگاه) ایجاد شده‌است. این نام حاکی از رویکرد ماتریس محور برنامه‌است، که در آن حتی اعداد منفرد هم به عنوان ماتریس در نظر گرفته می‌شوند.

کار کردن با ماتریس‏ها در متلب بسیار ساده است. در حقیقت تمام داده‌ها در متلب به شکل یک ماتریس ذخیره می‌شوند. برای مثال یک عدد (اسکالر) به شکل یک ماتریس 1*1 ذخیره می‌شود. یک رشته مانند «Whale is the biggest animal» به شکل ماتریسی با یک سطر و چندین ستون (که تعداد ستون‌ها به تعداد کاراکترهاست) ذخیره می‌شود. حتی یک تصویر به شکل یک ماتریس سه بعدی ذخیره می‌گردد که بُعد اول و دوم آن برای تعیین مختصات نقاط و بُعد سوم آن برای تعیین رنگ نقاط استفاده می‌شود. فایل‌های صوتی نیز در متلب به شکل ماتریس‌های تک ستون (بردار ستونی) ذخیره می‌شوند. بنابراین جای تعجب نیست که متلب مخفف عبارت آزمایشگاه ماتریس باشد.

علاوه بر توابع فراوانی که خود متلب دارد، برنامه‌نویس نیز می‌تواند توابع جدید تعریف کند.

استفاده از توابع متلب برای نمایش داده‌ها بسیار راحت و لذت بخش است.

قدرت متلب

هسته متلب برای سرعت و کارایی بالا به زبان سی نوشته شده‌است ولی رابط گرافیکی آن به زبان جاوا پیاده سازی گشته‌است.

برنامه‌های متلب اکثراً متن باز هستند و در واقع متلب (مانند بیسیک) مفسر است نه کامپایلر. قدرت متلب از انعطاف‌پذیری آن و راحت بودن کار با آن ناشی می‌شود، همچنین شرکت سازنده و گروه‌های مختلف، از جمله دانشگاه‌های سرتاسر جهان و برخی شرکت‌های مهندسی هر ساله جعبه ابزارهای خاص-کاربردی به آن می‌افزایند که باعث افزایش کارآیی و محبوبیت آن شده‌است. فهرستی از این جعبه‌ابزارها در زیر آمده‌است:

simulink، ابزاری برای شبیه‌سازی سامانه‌ها به صورت مجرد