[發明專利]原子結構三維顯示方法、系統、存儲介質、程序、終端

有效

• 申請號: 202011115820.7
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112233731B
• 公開（公告）日: 2023-10-10
• 發明（設計）人: 戴正;鄭媛媛
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 陳炳萍

1.一種原子結構三維顯示方法，其特征在于，所述原子結構三維顯示方法包括：

第一步，MD分子動力學模擬環境，通過MD方法對礦物材料原子或分子結構模型進行建模計算；

第二步，計算結果通過虛擬現實技術開發環境，與虛擬現實世界進行數據圖像耦合；

第三步，耦合結果的力學特性將通過力反饋交互系統反饋，在克服作用力的情況下重新組合原子結構，對分子或原子結構的破壞、重組。

2.如權利要求1所述的原子結構三維顯示方法，其特征在于，所述原子結構三維顯示方法通過X射線衍射實驗獲得材料所含原子的空間坐標；通過定義原子之間相互作用勢能來定義結構中的原子力場；通過原子的勢能對坐標的偏導獲得作用在每個原子上的力；運用牛頓第二定律即可獲得結構中每個原子的加速度；通過選擇時間步長，對加速度求積分獲得每個原子的速度，再對速度求積分可獲得每個原子的位移，獲得結構新的構型。

3.如權利要求1所述的原子結構三維顯示方法，其特征在于，所述原子結構三維顯示方法的分子動力學模擬可以獲得各個時刻下每個原子的加速度、速度和位移，通過統計力學原理，用少數粒子長時間的平均行為來取代大量粒子的瞬時平均行為，宏觀物體的宏觀物理量。

4.如權利要求1所述的原子結構三維顯示方法，其特征在于，所述原子結構三維顯示方法以代表性單元為元胞，加上周期邊界條件，采用三維周期邊界條件可以模擬大尺寸的塊體材料；采用二維周期邊界條件模擬表面及薄膜；采用一維周期邊界條件模擬納米絲，用納米尺度的模擬結果來與宏觀的物理力學性質進行比較。

5.如權利要求1所述的原子結構三維顯示方法，其特征在于，所述原子結構三維顯示方法使用的蒙脫石含有Na⁺，si⁴⁺，Al²⁺，Mg²⁺，O^2-，OH^-及H₂O分子，對不同的離子進行差異染色，同時賦予各自對應的原子量，以構建各自的慣性特征；作用力通過原子中心間距的函數計算而來，在一定范圍內原子間作用力對外表現為吸引力，超出一定范圍表現為排斥力。

6.如權利要求5所述的原子結構三維顯示方法，其特征在于，所述吸引力和排斥力的大小、方向均根據原子間相對位置，及原子晶格分布密度計算得出，然后通過人機交互給用戶整體的力反饋體驗，力反饋交互設備能夠提供6個自由度的操作，包括直角坐標系里的3個正交軸方向和繞各自軸的旋轉方向。

7.一種計算機設備，其特征在于，所述計算機設備包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執行時，使得所述處理器執行如下步驟：

第一步，MD分子動力學模擬環境，通過MD方法對礦物材料原子或分子結構模型進行建模計算；

第二步，計算結果通過虛擬現實技術開發環境，與虛擬現實世界進行數據圖像耦合；

第三步，耦合結果的力學特性將通過力反饋交互系統反饋，在克服作用力的情況下重新組合原子結構，對分子或原子結構的破壞、重組。

8.一種計算機可讀存儲介質，存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時，使得所述處理器執行如下步驟：

第一步，MD分子動力學模擬環境，通過MD方法對礦物材料原子或分子結構模型進行建模計算；

第二步，計算結果通過虛擬現實技術開發環境，與虛擬現實世界進行數據圖像耦合；

第三步，耦合結果的力學特性將通過力反饋交互系統反饋，在克服作用力的情況下重新組合原子結構，對分子或原子結構的破壞、重組。