QuantumATK NanoLab 2026 شبیه سازی در ابعاد اتمی و نانو

نرم افزار QuantumATK محصول شرکت Synopsys، یک پلتفرم شبیه سازی در مقیاس اتمی است که برای بررسی ساختار مواد، خواص الکترونیکی و رفتار نانوساختارها استفاده میشود. این نرم افزار امکان تحلیل رابطه میان ترکیب و ساختار اتمی مواد با ویژگی های فیزیکی آنها را فراهم میکند.

QuantumATK از روش های محاسباتی مختلفی مانند نظریه تابعی چگالی (DFT)، روش های نیمه تجربی، میدان های نیرو و میدان های نیروی مبتنی بر یادگیری ماشین پشتیبانی میکند. انتخاب روش مناسب به نوع ماده، اندازه مدل و دقت موردنیاز محاسبات بستگی دارد.

این نرم افزار برای محاسبه ساختار نواری، چگالی حالات، توزیع بار الکتریکی، خواص نوری، حرارتی، مغناطیسی و مکانیکی مواد کاربرد دارد. همچنین با استفاده از روش تابع گرین غیرتعادلی (NEGF)، میتوان انتقال الکترون و مشخصه های الکتریکی ادوات نانومقیاس را بررسی کرد.

محیط گرافیکی NanoLab، ابزارهای ساخت مدل اتمی، تنظیم محاسبات، تحلیل نتایج و برنامه نویسی پایتون را در یک محیط یکپارچه ارائه میدهد. QuantumATK در پژوهش و توسعه مواد پیشرفته، طراحی ادوات نیمه هادی، مهندسی سطح و رابط مواد و بهینه سازی ساختارهای نانومقیاس استفاده میشود.

قابلیت های نرم افزار QuantumATK

• محاسبات نظریه تابعی چگالی | Density Functional Theory (DFT)
  محاسبه ساختار الکترونی و انرژی مواد با استفاده از روش های مبتنی بر مکانیک کوانتومی.
• مدل سازی ساختار اتمی | Atomic Structure Modeling
  ساخت و ویرایش مدل مولکول ها، بلورها، سطوح، نانوساختارها و ادوات اتمی.
• تحلیل ساختار نواری | Band Structure Analysis
  بررسی ساختار نواری انرژی و ویژگی های الکترونیکی مواد برای ارزیابی رفتار نیمه هادی ها و مواد پیشرفته.
• محاسبه چگالی حالات | Density of States (DOS)
  تحلیل توزیع حالات الکترونی و سهم اتم ها، اوربیتال ها و اسپین ها در ساختار الکترونیکی.
• شبیه سازی انتقال الکترون | Electron Transport Simulation
  تحلیل انتقال بار و محاسبه مشخصه های جریان و ولتاژ در ادوات نانومقیاس با روش NEGF.
• دینامیک مولکولی | Molecular Dynamics
  بررسی تحول ساختار اتمی در طول زمان و تحلیل رفتار مواد در شرایط مختلف دما و فشار.
• میدان های نیروی یادگیری ماشین | Machine-Learned Force Fields
  مدل سازی برهم کنش اتم ها در سامانه های بزرگ تر و شبیه سازی فرایندهایی که اجرای مستقیم DFT برای آنها پرهزینه است.
• تحلیل خواص نوری و حرارتی | Optical and Thermal Properties
  محاسبه و بررسی ویژگی های نوری، انتقال حرارت و برخی خواص وابسته به برهم کنش الکترون و فونون.
• مدل سازی نقص ها و ناخالصی ها | Defect and Dopant Modeling
  بررسی اثر نقص های بلوری، اتم های ناخالصی و تغییر ترکیب مواد بر خواص الکترونیکی و عملکرد آنها.
• برنامه نویسی و خودکارسازی محاسبات | Python Scripting and Automation
  تعریف گردش کارهای محاسباتی، اجرای دسته ای شبیه سازی ها و تحلیل نتایج با استفاده از پایتون.

ابزارها و موتورهای محاسباتی QuantumATK

• DFT LCAO
  موتور محاسباتی نظریه تابعی چگالی با استفاده از ترکیب خطی اوربیتال های اتمی؛ مناسب برای محاسبات ساختار الکترونی مواد، سطوح و نانوساختارها.
• DFT PlaneWave
  روش مبتنی بر امواج تخت برای محاسبات ساختار الکترونی، به ویژه در مدل سازی مواد حجیم و ساختارهای تناوبی.
• NEGF
  چارچوب محاسباتی مبتنی بر تابع گرین غیرتعادلی برای تحلیل انتقال الکترون و مشخصه های الکتریکی ادوات نانومقیاس.
• Semi-Empirical Methods
  روش های نیمه تجربی برای محاسبات الکترونی با هزینه محاسباتی کمتر نسبت به روش های دقیق تر در بسیاری از مدل ها.
• Force Field Methods
  مدل سازی برهم کنش اتمی با میدان های نیرو برای بهینه سازی ساختار، دینامیک مولکولی و بررسی رفتار مواد.
• Machine-Learned Force Fields
  استفاده از میدان های نیروی آموزش دیده با یادگیری ماشین برای شبیه سازی سامانه های اتمی بزرگ و فرایندهای پیچیده مواد.
• NanoLab
  محیط گرافیکی یکپارچه برای ساخت ساختار اتمی، تنظیم محاسبات، مدیریت پروژه ها و بررسی نتایج شبیه سازی.
• QuantumATK-Sentaurus Device Workflow
  گردش کار چندمقیاسی برای بررسی اثر ساختار و ترکیب مواد بر عملکرد ادوات نیمه هادی، از جمله ترانزیستورهای مبتنی بر مواد دوبعدی.

کاربردهای تخصصی در صنایع

• طراحی ترانزیستورهای نیمه هادی
  بررسی اثر جنس کانال، آلایش، ساختار لایه ها و تماس های فلز-نیمه هادی بر جریان، ولتاژ و عملکرد ترانزیستور.
• مهندسی مواد و آلیاژهای پیشرفته
  تحلیل پایداری ساختار اتمی و خواص الکترونیکی، مکانیکی و حرارتی مواد برای انتخاب ترکیب مناسب در توسعه محصولات جدید.
• توسعه مواد دوبعدی و نانوساختارها
  ارزیابی خواص گرافن و دیگر مواد دوبعدی برای بررسی امکان استفاده از آنها در ادوات الکترونیکی و نانوفناوری.
• مهندسی سطوح و پوشش های نازک
  شبیه سازی جذب اتم ها، تشکیل لایه ها و فرایندهای سطحی برای تحلیل روش های رسوب دهی و اچ در ساخت مواد و قطعات پیشرفته.
• توسعه مواد باتری و سامانه های انرژی
  بررسی ساختار مواد، پایداری اتمی و مسیرهای جابه جایی یون ها برای ارزیابی گزینه های مختلف در پژوهش و توسعه مواد ذخیره انرژی.
• طراحی مواد مغناطیسی و اپتوالکترونیکی
  تحلیل خواص مغناطیسی و نوری مواد برای بررسی کاربرد آنها در حسگرها، قطعات اپتوالکترونیکی و سامانه های مبتنی بر مواد پیشرفته.

✅ بیشتر بخوانید:  TmoleX & TURBOMOLE محاسبات شیمی کوانتومی

برای مشاهده اطلاعات کامل نرم افزار QuantumATK NanoLab جهت شبیه سازی در ابعاد اتمی و نانو به اینجا مراجعه کنید. در ادامه عکس هایی از محیط نرم افزار QuantumATK NanoLab نشان خواهیم داد.