240 likes | 356 Vues
סימולציה נוחה לתגובות כימיות עם ממשק גרפי נתנאל וגנר המחלקה לכימיה , אוניברסיטת בן-גוריון. סימולציה נוחה לתגובות כימיות עם ממשק גרפי נתנאל וגנר המחלקה לכימיה אוניברסיטת בן-גוריון, באר שבע nwagner@bgu.ac.il. Minimal Self Replication. T. TT. TTT. ENTT. T. E. T. E. T. N. N.
E N D
סימולציה נוחה לתגובות כימיות עם ממשק גרפי נתנאל וגנר המחלקה לכימיה, אוניברסיטת בן-גוריון
סימולציה נוחה לתגובות כימיות עם ממשק גרפי נתנאל וגנר המחלקה לכימיה אוניברסיטת בן-גוריון, באר שבע nwagner@bgu.ac.il
Minimal Self Replication T TT TTT ENTT T E T E T N N
Second Order Autocatalysis T TT TTT ENTT T E T N
Background Reaction E T N
Small Networks of Auto Catalysis and Cross Catalysis TjTk T1TjTk E1NTjTk T1 E1 N TjTk T2TjTk E2NTjTk T2 E2 N TjTk E3NTjTk T3TjTk T3 E3 N
Small Networks of Auto Catalysis and Cross Catalysis i = j = k Auto Catalysis ij , k Cross Catalysis
Small Networks of Auto Catalysis and Cross Catalysis i = j = k Auto Catalysis ij , k Cross Catalysis
Network Connections Ligation Rate Constants Diffusion Rate Constants Intake / Outtake Initial E Run Simulation Initial N Dissociation Rate Constants Maximum Time Computational Resolution Initial T
Chemical Kinetics Elementary rate-determining step
Numerical Solution for itime=1:ltime na=dtime*(a.*(E'*N*T)-a_r.*ENT); nb=dtime*(b.*ENT);` nd=dtime*(d.*TT-d_r.*(T'*T)); ng=dtime*(g.*E*N); E=E-sum(na,2)'-ng; N=N-sum(sum(na))-sum(ng); T=T-sum(na)+sum(nd)+sum(nd,2)'+ng; ENT=ENT+na-nb; TT=TT+nb-nd; end
MATLAB Programming Features • GUI Design Environment (GUIDE) • Outer Scripts, Inner Functions • Structures and Cell Arrays • Scalar Vector • Vectorization of Input Parameters • Euler Runge-Kutta • Symmetry Constraints • MATLAB Coder: M files Mex files (for time loop)
Output Graph One Template
Output Graph Three Templates
Comparison with Experimental Results Simulation Experiment time
Oscillations Damped Oscillations Sustained Oscillations T time T time
References Z Dadon, N Wagner, G Ashkenasy, AngewChemieInt Ed 47, 6128 (2008) N Wagner, G Ashkenasy, ChemEur J 15, 1765 (2009) N Wagner, G Ashkenasy, J ChemPhys130, 164907 (2009) Z Dadon, M Samiappan, N Wagner, G Ashkenasy, ChemComm48, 1419 (2012) www.bgu.ac.il/~nwagner
תודה מיוחדת ל… פרופ' גונן אשכנזי יואב רז שגיא קראון ותודה לכם על ההקשבה! www.bgu.ac.il/~nwagner
סימולציה נוחה לתגובות כימיות עם ממשק גרפי כחוקר תיאורטי במחלקה לכימיה באוניברסיטת בן-גוריון, החבר בקבוצת מחקר נסיונית, אני משתמש ב-Matlab כדי להריץ סימולציות של תגובות כימיות. בקבוצת המחקר שלנו חוקרים תהליכים בסיסיים של היווצרות פפטידים וחלבונים ממרכיבים פשוטים ביותר. למטרה זו כתבתי סימולציה המריצה את המשוואות הקינטיות של התגובות הכימיות, ובכך אפשר לעקוב אחר התהליכים באופן דומה לניסוי. לשם כך גם כתבתי ממשק גרפי (GUI), כדי לאפשר שליטה נוחה בפרמטרים הבסיסיים – קבועי הקצב של התגובות ותנאיי ההתחלה. דרך החישוב מבוססת על שיטות שונות לפתרונות נומריים של משוואות דיפרנציאליות. כמו כן השתמשתי ב-MATLAB Coder וקבצי mex כדי להאיץ את החלקים ה"כבדים" של הריצה.