차세대 인공지능 시스템 구현을 위해 물리 신경망(PNN) 하드웨어 개발이 중요하며, 열류를 정보 인코딩 및 처리 수단으로 활용하는 포노닉 소자가 뉴로모픽 컴퓨팅의 유력한 대안으로 부상하고 있습니다. 본 연구에서는 인공 신경망(ANN)을 고분자 네트워크 나노입자(PNNP) 기반의 PNN 시뮬레이션 모델로 역매핑했습니다.
원자 수준 시뮬레이션을 통해 고분자로 연결된 나노입자 네트워크가 정보 처리, 즉 출력 열류에 따른 입력 온도 분류를 실현할 잠재력이 있음을 확인했습니다. 고처리량 분자 동역학(MD) 시뮬레이션과 트러스트 영역 베이지…
본 연구는 분자동역학 시뮬레이션을 통해 친수성 및 소수성 스트라이프가 교차하는 하이브리드 표면에서 액체 나트륨의 기포 핵생성 특성을 조사했습니다. 벽 온도와 스트라이프 너비를 독립적으로 조절하여 열적 구동력과 기하학적 스케일 효과를 분리하여 분석했습니다.
벽 온도 715K에서는 소수성 스트라이프에서만 핵생성이 발생했으며, 735K에서는 친수성 표면에서도 독립적인 2차 핵생성이 관찰되었습니다. 865K에서는 핵생성이 두 영역에서 동시에 시작되어 젖음성 대비가 무의미해졌고, 1100K에서는 친수성 스트라이프에서 더 많은 증기 핵이 형…
분자 동역학(MD) 시뮬레이션은 초분자 자가 조립 메커니즘을 규명하는 강력한 도구이지만, 긴 응집 시간 척도로 인해 전원자 시뮬레이션은 계산 비용이 많이 듭니다. 본 연구에서는 수용액 상에서 자가 조립 시뮬레이션을 가속화하기 위한 간단한 전략으로 최근 개발된 TIP3P-FAST 물 모델의 유효성을 평가했습니다.
TIP3P-FAST 모델은 물 분자 내 질량 재분배 및 재조정을 통해 잠재 에너지 표면을 변경하지 않으면서 분자 이동성을 증가시킵니다. 본 연구는 l-페닐알라닌 트라이펩타이드(FFF), 메틸 치환 유레이도-피리미디논(UPy…
범용 기계 학습 원자간 포텐셜(uMLIP)은 응축상 분자 동역학(MD) 시뮬레이션을 제일원리 수준의 정확도로 수행할 수 있게 하지만, 명시적인 분자 위상 정보의 부재로 인해 결합 기반 분석 및 고전적 힘장과의 연동에 한계가 있습니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 CoTAR이라는 하이브리드 그래프 신경망(GNN)-은닉 마르코프 모델(HMM) 프레임워크를 제안합니다.
CoTAR은 학습된 국소 환경, 화학적 제약 조건, 시간적 평활화를 결합하여 원자 종류와 좌표로부터 결합 연결성 및 차수, 형식 전하, 비공유 전자를 재구성합…
유리 고분자는 공학 응용 분야에서 핵심적인 재료이나, 넓은 주파수 및 온도 범위에서의 점탄성 거동 특성화는 여전히 어려운 과제입니다. 본 연구는 원자 단위의 비아핀(non-affine) 운동에 대한 일반화된 랑주뱅 방정식에 시간 의존적 메모리 커널을 통합하여 비아핀 변형 이론을 확장하고, 주파수 의존적 기계적 응답을 도출했습니다.
개발된 방법론을 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)에 적용한 결과, 수백 테라헤르츠에서 밀리헤르츠에 이르는 20여 개 이상의 주파수 범위에서 전단 탄성률과 이완 스펙트럼을 성공적으로 포착했습니다. 이는 일반…
고표면적-대-부피비(SVR) 나노구조의 기계적 거동은 표면 효과에 크게 좌우되지만, 기존 연속체 이론은 이를 간과합니다. 본 연구는 분자 동역학 시뮬레이션을 통해 고체 및 속 빈 실리콘 나노빔의 자유 횡진동을 분석하여, 속 빈 구조에서 공동 크기에 따른 고유 진동수의 비단조적 변화를 확인했습니다. 이는 고체 나노빔에서 나타나는 단조적인 표면 연화 현상과 대조적입니다.
작은 공동의 경우, 중립축에서 재료가 재분배되면서 발생하는 기하학적 강성 증가가 표면 연화 효과를 상쇄하여 SVR 증가에도 불구하고 진동수가 증가합니다. 그러나 공동…
본 연구는 Zr-Al-Ni-Cu 벌크 금속 유리(BMG)의 나노압입 거동과 원자 규모 변형 메커니즘을 실험 및 분자 동역학 시뮬레이션을 통해 규명했습니다. 아크 용해 및 주조 방식으로 시료를 제작하고, X선 회절 및 시차 주사 열량계를 통해 완전한 비정질 구조를 확인했습니다.
나노압입 실험 결과, Zr 함량이 증가할수록 경도와 탄성 계수가 단조적으로 감소하여 기계적 특성이 조성에 의존함을 확인했습니다. 분자 동역학 시뮬레이션은 실험적 하중-변위 거동을 성공적으로 재현했으며, 원자 수준의 통찰력을 제공했습니다.
폰 미제스 전단 변…
본 논문은 GPU 기반 분자동역학(GPUMD) 패키지의 최신 안정화 버전인 GPUMD 4.0에 대한 포괄적인 개요를 제공한다. 초기 버전부터의 개발 역사를 간략히 검토하고, 다체 포텐셜에 대한 원자 간 힘, 비리얼, 열류 공식화, 고효율의 유연한 신경진화 포텐셜(NEP) 방법 개발, 지원되는 적분기 및 관련 연산, 실시간 계산 가능한 다양한 물리적 특성, 그리고 GPUMD 생태계를 포함한 GPUMD 패키지 개발의 이론적 기반을 논한다.
이러한 기능들을 제시한 후, GPUMD, 특히 NEP 접근 방식과 결합하여 가능해진 다양한 응용…