CoNTub

CoNTub

Captura de pantalla de la vista principal en CoNTub 1.0.
Desarrollador (es)	Grupo de Modelización y Diseño Molecular ^[1]^[2]
Versión inicial	Abril de 2004 ; Hace 17 años ( 2004-04 )

Lanzamiento estable	2.0 / septiembre de 2011 ; Hace 9 años ( 2011-09 )

Sistema operativo	Multiplataforma .
Escribe	Quimioformática / Modelado molecular
Licencia	freeware
Sitio web	www .ugr .es / local / gmdm / contub .htm

CoNTub es un proyecto de software escrito en Java que se ejecuta en los sistemas operativos Windows , Mac OS X , Linux y Unix a través de cualquier navegador web habilitado para Java. Es la primera implementación de un algoritmo para generar estructuras 3D de conexiones arbitrarias de nanotubos de carbono mediante la colocación de anillos no hexagonales (pentagonales o heptagonales), también denominados defectos o declinaciones.

El software es un conjunto de herramientas dedicadas a la construcción de estructuras complejas de nanotubos de carbono para su uso en química computacional . CoNTub 1.0 ^[1] fue la primera implementación para construir estas estructuras complejas e incluía heterouniones de nanotubos, mientras que CoNTub 2.0 ^[2] se dedica principalmente a uniones de tres nanotubos. Su objetivo es ayudar en el diseño y la investigación de nuevos dispositivos basados en nanotubos. CoNTub se basa en el álgebra de bandas y es capaz de encontrar la estructura única para conectar dos nanotubos de carbono específicos y arbitrarios y muchas de las posibles uniones de tres tubos.

CoNTub genera la geometría de varios tipos de uniones de nanotubos, es decir, heterouniones de nanotubos y uniones de tres nanotubos, incluidos también nanotubos de pared simple (SWNT) y nanotubos de pared múltiple (MWNT).

Aunque la versión actual de CoNTub es la v2.0, esta versión no reemplaza a la v1.0, ya que la v2.0 está dedicada actualmente solo a uniones de tres nanotubos, aunque está prevista la incorporación de la funcionalidad de la v1.0 en la v.2.0. Las heterouniones de nanotubos solo se pueden generar con v1.0.

CoNTub v1.0 está organizado en cinco paneles con pestañas CoNTub ^[1] , los primeros tres están dedicados a la generación de estructuras, el cuarto a la salida en formato PDB y el quinto contiene una pequeña sección de ayuda.

CoNTub v2.0 ha experimentado un rediseño importante y se han eliminado los paneles, en su lugar, se ha añadido una barra de menú convencional donde se puede elegir el tipo de estructura que se generará. Aunque el elemento de menú para la generación de heterouniones aparece en el menú, el botón está deshabilitado, por lo que los NTHJ solo se pueden generar con v1.0

Características

Visor molecular 3D
Generación de estructuras de heterouniones de nanotubos de carbono a partir de índices (i, j) y longitud (l) de los dos nanotubos.
Generación de estructuras de nanotubos de pared simple (SWNT) a partir de índices (i, j) y longitud (l)
Generación de estructuras de uniones simétricas de tres nanotubos (TNJ) seleccionadas de una lista de posibilidades, dados los índices de los nanotubos unidos.
Trazar la estructura de la banda electrónica y la densidad de estados (DOS) para nanotubos de pared simple (SWNT)
Generación de estructuras de nanotubos de paredes múltiples a partir de índices (i, j) y longitud (l), número de conchas (N) y espaciamiento (S).
Genere las coordenadas xyz de las estructuras en un formato de archivo (PDB)

Generación de nanotubos

Para generar un SWNT, solo es necesario introducir los índices del tubo, su longitud deseada ( Angstrom ) y el tipo de átomo para la terminación de los enlaces colgantes. ConTub muestra el nanotubo resultante, así como su estructura de banda electrónica y densidad de estados (DOS), siguiendo un modelo de unión estricta . ^[3]

MWNT, múltiples tubos con el mismo eje y longitud, se crean proporcionando los índices de la cámara más interior (i, j), la longitud deseada (l), el número de carcasas (N) y la distancia aproximada entre las carcasas o espaciado (S) en Angstrom . El valor predeterminado para el espaciado corresponde a la distancia estándar entre capas en grafito cristalino (3.4 Å). ConTub selecciona automáticamente los índices de los tubos restantes, tratando de ajustar el espaciado entre capas e intenta usar tubos con la misma quiralidad que la del nanotubo interno.

Generación de heterouniones

Este es el núcleo del programa CoNTub [1] . Se implementó el álgebra de bandas, ^[4] que permite unir dos nanotubos de carbono perfectos , independientemente de su geometría, radio o quiralidad , con la geometría más simple posible, es decir, con el menor número de anillos no hexagonales (un pentágono y un heptágono ) , también llamados defectos o declinaciones . Siempre hay una posible conexión entre dos tubos y el álgebra de bandas resulta en que la solución es única y depende solo de los índices (i, j) de ambos tubos.

Generación de unión simétrica de tres nanotubos C ₃

En la segunda versión de CoNTub, se ha lanzado una implementación adicional de Strip Algebra, con el fin de dilucidar la ubicación precisa de los átomos y anillos que conducen a una unión de tres nanotubos.

La conexión entre tres nanotubos requiere, al menos, la presencia de seis heptágonos, en lugar del único pentágono y heptágono necesarios para una heterounión. En este caso, el conjunto de ecuaciones que rigen la geometría tiene más variables a resolver que restricciones, por lo que las posibles geometrías constituyen un conjunto infinito. También se ha publicado el procedimiento detallado para la construcción de nanotubos,

La imposición de restricciones adicionales a la geometría puede facilitar la búsqueda de geometrías viables, y esto es lo que se aplica en la versión actual de CoNTub: forzar los tubos conectados a ser del mismo tipo y forzar una simetría C ₃ adicional , una forma automatizada de construir la geometría se puede encontrar. Sin embargo, incluso con estas restricciones, las posibilidades siguen siendo infinitas. Por lo tanto, se tuvo que desarrollar una forma de estimar la viabilidad del cruce, incluso antes de construirlo. Dado que los anillos no hexagonales

Galería de imágenes

CoNTub v1.0 - Panel visor 3D (acercar).
CoNTub v1.0 - Panel visor 3D (modos cutback y ball & stick).
Panel CoNTub v1.0 HETEROJUNTION.
Panel CoNTub v1.0 HETEROJUNTION.
Panel SWNT de CoNTub v1.0.
Panel SWNT de CoNTub v1.0.
Panel CoNTub v1.0 MWNT.
Panel de salida de CoNTub v1.0.

Ver también

Nanotubo de nitruro de boro
Nanotubos de silicio
Lista de software para modelado de nanoestructuras
Posibles aplicaciones de los nanotubos de carbono

Referencias

↑ Melchor, S .; Dobado, JA (2004). "CoNTub: un algoritmo para conectar dos nanotubos de carbono arbitrarios". J. Chem. Inf. Computación. Sci . 44 (5): 1639–1646. doi : 10.1021 / ci049857w . PMID 15446821 .
↑ Melchor, S .; Martín-Martínez, FJ; Dobado, JA (2011). "CoNTub v2.0 - Algoritmos para la construcción de modelos simétricos C3 de uniones de tres nanotubos". J. Chem. Inf. Modelo . 51 : 1492-1505. doi : 10.1021 / ci200056p .
^ Savinskii, SS; Khokhriakov, NV Características características de los estados de electrones pi de nanotubos de carbono. J. Exp. Theor. Phys. 1997, 84, 1131-1137.
↑ Melchor, S .; Khokhriakov, NV; Savinskii, SS (1999). "Geometría de racimos de carbono multitubo y transmisión electrónica en contactos de nanotubos". Ingeniería Molecular . 8 (4): 315–344. doi : 10.1023 / A: 1008342925348 .

[1] Melchor, S .; Dobado, JA (2004). "CoNTub: un algoritmo para conectar dos nanotubos de carbono arbitrarios". J. Chem. Inf. Computación. Sci . 44 (5): 1639–1646. doi : 10.1021 / ci049857w . PMID 15446821 .

[2] Melchor, S .; Martín-Martínez, FJ; Dobado, JA (2011). "CoNTub v2.0 - Algoritmos para la construcción de modelos simétricos C3 de uniones de tres nanotubos". J. Chem. Inf. Modelo . 51 : 1492-1505. doi : 10.1021 / ci200056p .

[3] Savinskii, SS; Khokhriakov, NV Características características de los estados de electrones pi de nanotubos de carbono. J. Exp. Theor. Phys. 1997, 84, 1131-1137.

[4] Melchor, S .; Khokhriakov, NV; Savinskii, SS (1999). "Geometría de racimos de carbono multitubo y transmisión electrónica en contactos de nanotubos". Ingeniería Molecular . 8 (4): 315–344. doi : 10.1023 / A: 1008342925348 .

[1]