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SPMシミュレータ 有機・生体分子分野の代表的な計算例 最初の画面 SPMシミュレータ 有機・生体分子分野の代表的な計算例 TYPICAL EXAMPLES FOR ORGANIC AND BIOLOGICAL MOLECULES IN THE SCANNING PROBE MICROSCOPE SIMULATOR このホームページは、SPMシミュレータの 有機・生体分子分野の代表的な計算例 を掲載することを目的としています。 ========================================================================================================================== 以下の項目をクリックすると各ソルバー代表事例先頭にジャンプします。 Analyzer(実験データ画像処理プロセッサ) GeoAFM(高速相互予測AFMシミュレータ) FemAFM(連続弾性体AFMシミュレータ) LiqAFM(液中ソフトマテリアルAFMシミュレータ) macroKPFM(ｍａｃｒｏＫＰＦＭシミュレータ) CG(構造最適化AFM像シミュレータ) CG-RISM(原子スケール液中AFM像シミュレータ) MD(分子動力学AFM像シミュレータ) ========================================================================================================================== Analyzer(実験データ画像処理プロセッサ) 「ANALYZER(実験データ画像処理プロセッサ)」には、様々な画像処理機能が用意されています。 以下の項目をクリックするとジャンプします。 実験データの読み込み、基板面の傾き補正、および、立体表示機能 画像のフーリエ解析 画像の高解像度化 ニューラルネットワーク学習法による像補正 探針形状推定と探針影響除去 画像の二値化 コントラスト調整機能 エッジ抽出機能 ノイズ除去機能 断面図の表示 3点で指定される角度の計測 ●実験データの読み込み、基板面の傾き補正、および、立体表示機能 各メーカーのSPM実験装置から出力されたバイナリ形式の生の実験データを読み込み、基板面の傾斜を補正し、画像を立体表示します。 * RHK Technology Inc.のsm4形式のSPM実験データを読み込む キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) * Agilent Technologies (Molecular Imaging)のstp形式のSPM実験データを読み込む(その1) キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) * Agilent Technologies (Molecular Imaging)のstp形式のSPM実験データを読み込む(その2) キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) * Asylum Researchのibw形式のSPM実験データを読み込む キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) * Omicronのpar形式のSPM実験データを読み込む(その1) キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) * Omicronのpar形式のSPM実験データを読み込む(その2) キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) * Omicronのpar形式のSPM実験データを読み込む(その3) キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) ●画像のフーリエ解析 SPM実験画像データをフーリエ解析し、特定の周波数成分を強調した図に変換します。 * SPM実験データ画像をフーリエ解析することにより高周波を強調した画像に変換する キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「作業途中の画面」、「高周波強調した実験データ画像の[Fourier]表示」 * SPM実験データ画像をフーリエ解析することにより低周波を強調した画像に変換する キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「作業途中の画面」、「低周波強調した実験データ画像の[Fourier]表示」 ●画像の高解像度化 SPM実験画像データをフーリエ解析し、特定の周波数成分を強調した図に変換します。 * キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) ●ニューラルネットワーク学習法による像補正 ニューラルネットにより探針の描くSPM画像の特徴を学習し、この学習データを元に、探針によって生じたSPM画像のアーティファクトを除去します。 * 理想的な探針によるコラーゲン分子のAFM像と、先端が二股になった不完全な探針によるコラーゲン分子のAFM像を元にして、ニューラルネットワーク学習を行い、先端が二股になった不完全な探針によるポリマー高分子AFM像のアーティファクトを除去する キャプチャー動画「操作の様子(前半)」 キャプチャー動画「操作の様子(後半)」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「学習効果確認の画面」、「オリジナルAFM画像と、アーティファクトを除去したAFM画像の比較を行っている様子」 ●探針形状推定と探針影響除去 Blind Tip Reconstruction Methodにより、SPM実験データ画像から探針形状を推定し、この探針形状に関する情報を使って、オリジナルのSPM実験データ画像からアーティファクトを除去します。 * 先端が二股になった不完全な探針による人工的な立体構造のAFM像を元にして、探針形状推定を行い、オリジナルAFM像から探針によって生じたアーティファクトを除去する キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「アーティファクトを含んだAFM画像」、「推定探針形状」、「アーティファクトを除去したAFM画像」 * SPM実験画像を元にして、探針形状推定を行い、オリジナルSPM像から探針によって生じたアーティファクトを除去する キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「アーティファクトを含んだSPM画像」、「推定探針形状」、「アーティファクトを除去したSPM画像」 ●画像の二値化 閾値を指定して、SPMデータ画像を白黒二値化します。 * キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「オリジナル画像」、「閾値0.4の白黒二値化画像」 ●コントラスト調整機能 ガンマ補正により、SPMデータ画像に対してコントラスト調整を行います。 * キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「オリジナル画像」、「コントラスト調整後の画像」 ●エッジ抽出機能 Sobelフィルタにより、SPMデータ画像に対してエッジ抽出できます。 * キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「オリジナル画像」、「エッジ抽出後の画像」、「さらに、コントラスト調整を行った画像」 ●ノイズ除去機能 メディアンフィルタ処理により、SPMデータ画像に対してノイズ除去できます。 * キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「オリジナル画像」、「ノイズ除去後の画像」 ●断面図の表示 SPMデータ画像上に２点を指定して、その2点を結ぶ線分での断面図を表示します。 * キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル 左図より「SPM画像の断面図(その1)」、「SPM画像の断面図(その2)」 ●3点で指定される角度の計測 SPMデータ画像上において、3点A, B, Cを指定することにより、線分AB、線分BCの長さ、∠ABCの角度を測定します。 * Si(111)-(7×7)DAS構造のSPM実験画像上に、三点A, B, Cを指定して、線分AB、線分BCの長さ、および∠ABCを測定する キャプチャー動画「操作の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) ＴＯＰに戻る ========================================================================================================================== GeoAFM(高速相互予測AFMシミュレータ) 「GEOAFM(高速相互予測AFMシミュレータ)」には、以下の三つのモードが用意されています。 以下の項目をクリックするとジャンプします。 探針形状データ、試料表面形状データから、測定AFM像データを求めるモード 探針形状データ、測定AFM像データから、試料表面形状データを求めるモード 試料表面形状データ、測定AFM像データから、探針形状データを求めるモード ●探針形状データ、試料表面形状データから、測定AFM像データを求めるモード * ピラミッド型探針を使用した、HOPG(HighlyOriented Pyrolytic Graphite：高配向熱分解黒鉛)上に配置されたラクトン系高分子量ポリマー(CLG：εカプロラクトン・(L)ラクチド・グリコリド共重合体)のAFM像を、シミュレーションによって求めたものです。 キャプチャー動画「設定項目の入力、および、計算の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) * 先端が二股になっている不完全な探針を使って、HOPG(HighlyOriented Pyrolytic Graphite：高配向熱分解黒鉛)上に配置されたラクトン系高分子量ポリマー(CLG：εカプロラクトン・(L)ラクチド・グリコリド共重合体)のAFM像をシミュレーションによって求めたものです。 キャプチャー動画「設定項目の入力、および、計算の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「先端が二股になっている不完全な探針」、「最終的に得られる画像」 * Cone型探針を使って、GroEL(シャペロニン)のAFM像をシミュレーションによって求めたものです。(シャペロニンは、縦140[Å]、横140[Å]、高さ200[Å]の籠のような形をした高分子です。AFM画像によって、籠の上部の穴を再現します。) キャプチャー動画「設定項目の入力、および、計算の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「GroEL(シャペロニン)の分子構造を表示したもの」、「最終的に得られる画像」 * 先端が二股になっている不完全な探針を使って、GroEL(シャペロニン)のAFM像をシミュレーションによって求めたものです。(シャペロニンは、縦140[Å]、横140[Å]、高さ200[Å]の籠のような形をした高分子です。AFM画像によって、籠の上部の穴を再現します。) キャプチャー動画「設定項目の入力、および、計算の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「GroEL(シャペロニン)の分子構造を表示したもの」、「最終的に得られる画像」 ●探針形状データ、測定AFM像データから、試料表面形状データを求めるモード * 先端が二股になっている不完全な探針を使って得られた、HOPG(HighlyOriented Pyrolytic Graphite：高配向熱分解黒鉛)上に配置されたラクトン系高分子量ポリマー(CLG：εカプロラクトン・(L)ラクチド・グリコリド共重合体)のAFM像から、アーティファクトを除去した試料画像をシミュレーションによって求めたものです。 キャプチャー動画「設定項目の入力、および、計算の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「先端が二股になっている不完全な探針」、「最終的に得られる画像」 ●試料表面形状データ、測定AFM像データから、探針形状データを求めるモード * 先端が二股になっている不完全な探針を使って得られた、HOPG(HighlyOriented Pyrolytic Graphite：高配向熱分解黒鉛)上に配置されたラクトン系高分子量ポリマー(CLG：εカプロラクトン・(L)ラクチド・グリコリド共重合体)のAFM像、および、分子構造データから得られる試料画像データから、探針形状画像をシミュレーションによって求めたものです。 キャプチャー動画「設定項目の入力、および、計算の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「アーティファクトを含んだAFM画像と、分子構造から得られた試料画像データを、重ねて表示したもの」、「最終的に得られる探針形状画像」 * 先端が二股になっている不完全な探針を使って得られた、GroEL(シャペロニン)のAFM像、および、分子構造データから得られる試料画像データから、探針形状画像をシミュレーションによって求めたものです。(シャペロニンは、縦140[Å]、横140[Å]、高さ200[Å]の籠のような形をした高分子です。) キャプチャー動画「設定項目の入力、および、計算の様子」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「GroEL(シャペロニン)の分子構造と、先端が二股になっている不完全な探針を使って得られたAFM画像を、重ねて表示したものの」、「最終的に得られる探針形状画像」 ＴＯＰに戻る ========================================================================================================================== FemAFM(連続弾性体AFMシミュレータ) 「FEMAFM(連続弾性体AFMシミュレータ)」には、以下の三つのモードが用意されています。 以下の項目をクリックするとジャンプします。 ノンコンタクトモード カンチレバー先端の探針が、試料表面から数Å離れた状態で原子間に働く相互作用を測定しつつ、試料表面を走査する状況に対応しています。 周波数シフト像モード カンチレバーを外力によって一定の周波数で振動させながら、非接触で試料表面に近付け、探針-試料間の相互作用により生じる周波数シフトの分布画像を求める状況に対応しています。 粘弾性接触解析モード 試料表面の一点上において、外力によってカンチレバーを一定の周波数で振動させ、探針が試料に接触し、試料内部に押し込まれてから、引き戻されて離脱する直前までの様子を再現します。 DLVO 理論解析モード ファンデルワールス力と、電気二重層による斥力の、二種類の相互作用を考慮して、AFM 像をシミュレートします。 ●ノンコンタクトモード * HOPG(HighlyOriented Pyrolytic Graphite：高配向熱分解黒鉛)上に配置されたラクトン系高分子量ポリマー(CLG：εカプロラクトン・(L)ラクチド・グリコリド共重合体)のAFM像をシミュレーションによって求めたものです。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) * DNA(Self-assembled Three-Dimensional DNA)のAFM像をシミュレーションによって求めたものです。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) * Collagen(Collagen alpha-1(III) chain)のAFM像をシミュレーションによって求めたもの。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) * Collagen(COLLAGEN ALPHA 1)のAFM像をシミュレーションによって求めたもの。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) ●周波数シフト像モード * HOPG(HighlyOriented Pyrolytic Graphite：高配向熱分解黒鉛)上に配置されたラクトン系高分子量ポリマー(CLG：εカプロラクトン・(L)ラクチド・グリコリド共重合体)の周波数シフトAFM像をシミュレーションによって求めたもの。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) * Collagen(Collagen alpha-1(III) chain)の周波数シフトAFM像をシミュレーションによって求めたもの。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) * Collagen(COLLAGEN ALPHA 1)の周波数シフトAFM像をシミュレーションによって求めたもの。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) ●粘弾性接触解析モード * 粘弾性のあるSi(001)表面に探針が凝着する際の、探針の垂直方向の変位、および、探針の感じる外力の時間変化をシミュレーションによって求めたもの。(ばね定数が大きい場合) キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「Excelファイルからのグラフの表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「最終的に得られる画面の様子」、「「散布図」によるグラフ」 ●DLVO 理論解析モード DLVO 理論とは、Derjaguin, Landau, Verwey, Overbeek 理論の略で、電解溶 液中に形成される電気二重層の相互作用を記述する理論です。DLVO 理論では、探針・試料 表面には負イオンが付着し、マイナスに帯電しているとします。探針・試料は、正・負の 両方のイオンが溶け込んだ電解溶液中にあるとします。 * 酸化シリコン基板上に付着している分極した水分子の AFM 画像予測 計算モード識別番号： [FemAFM_DLVO_Inorganic_001] 保管場所：インストールフォルダ\SampleProject\FEM\FemAFM_DLVO\ (保管場所：インストールフォルダは、SPMsimulator がインストールされているフォルダです) 酸化シリコン基板上に付着している分極した水分子の AFM 画像予測（チュートリアル へ） 左図より「計算例モデル」、「計算結果のAFM画像」 ＴＯＰに戻る ========================================================================================================================== LiqAFM(液中ソフトマテリアルAFMシミュレータ) 「LIQAFM(液中ソフトマテリアルAFMシミュレータ)」には、以下の五つのモードが用意されています。 以下の項目をクリックするとジャンプします。 パラメータ・スキャンモード (Parameter Scan (Resonance Curve)) カンチレバーの共鳴曲線を求め、共振周波数を調べます。あらかじめ定められた範囲内において一定間隔で周波数を取り出し、それら各周波数でカンチレバーの根元を外力により励振させ、カンチレバーの動きの時間発展を調べます。最終的には、、横軸に周波数、縦軸に対応する周波数成分の振幅とした共鳴曲線を求めます。この曲線から、共振周波数を推定できます。 非粘弾性試料解析モード (Point oscillation, Viscoelasticity off) 試料表面上の一点において、カンチレバーの根元を外力によって一定の周波数で振動させ、その時間発展を計算します。この際、試料は粘弾性の性質を持っておらず、探針が試料し接触しても凝着力が生じないと仮定します。 粘弾性接触解析モード (Point oscillation, Viscoelasticity on) 試料表面の一点上において、カンチレバーの根元を外力によって一定の周波数で振動させ、探針が試料に接触し、試料内部に押し込まれてから、引き戻されて離脱する直前までの様子を再現します。 タッピング機能モード タッピング機能では、探針の付いたカンチレバーを一定の周期・振幅で振動させ、試料表面を走査します。探針が試料表面から離れているときはファンデルワールス力が働くと仮定します。探針が試料表面に接触しているときは、系はJohnson-Kendall-Roberts (JKR)理論によって記述されると仮定します。 タッピング機能による逆問題モード 周波数シフト、位相シフトの値が観測値として与えられているとして、、それらの値を再現するヤング率、表面張力を求めます。 ●パラメータ・スキャンモード(PARAMETER SCAN (RESONANCE CURVE)) * 真空中で振動するカンチレバーの共鳴曲線を求め、共振周波数を決定します。カンチレバーは孔の無い短冊形状としています。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) * 液体中で振動するカンチレバーの共鳴曲線を求め、共振周波数を決定します。カンチレバーは孔の2個開いた短冊形状としています。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) * 液体中で振動する三角形状のカンチレバーの共鳴曲線を求め、共振周波数を決定します。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) ●非粘弾性試料解析モード(POINT OSCILLATION, VISCOELASTICITY OFF) * 短冊形状で一個の孔が開いているカンチレバーの場合。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 キャプチャー動画「Excelファイルからのグラフの表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「カンチレバーの形状(孔が一つ)」、「計算過程において表示される流体の速度ベクトル」、「カンチレバーの振幅の時間変化を表したグラフ[height_amplitude.dat]」 * 短冊形状で2個の孔が開いているカンチレバーの場合。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「カンチレバーの形状(孔が2個)」、「計算過程において表示される流体の速度ベクトル」、「カンチレバーの振幅の時間変化を表したグラフ[height_amplide.dat]」 > * 短冊形状で多数の孔が開いているカンチレバーの場合。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 キャプチャー動画「Excelファイルからのグラフの表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「カンチレバーの形状(孔が多数)」、「計算過程において表示される流体の速度ベクトル」、「カンチレバーの振幅の時間変化を表したグラフ[height_amplide.dat]」 ●粘弾性試料接触解析モード(POINT OSCILLATION, VISCOELASTICITY ON) * 真空中で、カンチレバーのばね定数は比較的大きな値の場合。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「Excelファイルからのグラフの表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「カンチレバーの形状」、「探針-試料表面間に働く外力を縦軸、距離を横軸としたグラフ」 * 真空中で、カンチレバーのばね定数は比較的小さな値の場合。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「Excelファイルからのグラフの表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「カンチレバーの形状」、「探針-試料表面間に働く外力を縦軸、距離を横軸としたグラフ」 * 液体中で、カンチレバーのばね定数は比較的大きな値の場合。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「Excelファイルからのグラフの表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「カンチレバーの形状」、「探針-試料表面間に働く外力を縦軸、距離を横軸としたグラフ」 ●タッピング機能モード タッピング機能による周波数シフト・位相シフト AFM 像シミュレーション * 液中環境での、DNA分子の周波数シフト AFM像、位相シフト AFM像 タッピング機能では、探針の付いたカンチレバーを一定の周期・振幅で 振動させ、試料表面を走査します。探針が試料表面から離れているとき はファンデルワールス力が働くと仮定します。探針が試料表面に接触して いるときは、系はJohnson-Kendall-Roberts (JKR)理論によって記述され ると仮定します。 計算モード識別番号： [LiqAFM_Tapping_Polymer_001b] インストールフォルダ\SampleProject\LIQLiqAFM_Tapping\LiqAFM_Tapping_Polymer_001\ (保管場所：インストールフォルダは、SPMsimulator がインストールされているフォルダです) タッピング機能による周波数シフト・位相シフト AFM 像シミュレーション（チュートリアル へ） 左図より「DNA分子計算例モデル」、「計算結果のAFM画像」 ●タッピング機能による逆問題モード タッピング機能による逆問題シミュレーション * global_mode 周波数シフト、位相シフトの値が観測値として与えられているとして、 それらの値を再現するヤング率、表面張力を求めます。 ある一定の範囲内のヤング率、ある一定の範囲内の表面張力を考え、 それによって定められる2次元パラメータ平面上での、ずれ関数値の 分布を調べます。2次元パラメータ平面上で、ずれ関数の値が最小になる点が、 最適解であると見なします。 計算モード識別番号： [LiqAFM_TappingInverse_Polymer_002] 保管場所：インストールフォルダ\SampleProject\LIQ\LiqAFM_TappingInverse (保管場所：インストールフォルダは、SPMsimulator がインストールされているフォルダです) タッピング機能による逆問題シミュレーション（チュートリアル へ） * local_mode 周波数シフト、位相シフトの値が観測値として与えられているとして、 それらの値を再現するヤング率、表面張力を求めます。 ヤング率、表面張力の初期値を考え、そこから、ヤング率、表面張力を少しずつランダムに変化させて、 ずれ関数の値が小さくなる方向に進んで行く方法です。 計算モード識別番号： [LiqAFM_TappingInverse_Polymer_005] 保管場所：インストールフォルダ\SampleProject\LIQ\LiqAFM_TappingInverse\ (保管場所：インストールフォルダは、SPMsimulator がインストールされているフォルダです) タッピング機能による逆問題シミュレーション（チュートリアル へ） ＴＯＰに戻る ========================================================================================================================== macroKPFM(ｍａｃｒｏＫＰＦＭシミュレータ) 「MACROKPFM(ＭＡＣＲＯＫＰＦＭシミュレータ)」には、以下の六つのモードが用意されています。 以下の項目をクリックするとジャンプします。 macroKPFM_Forceモード macroKPFM_LCPDモード macroKPFM_DLVO_Forceモード macroKPFM_DLVO_LCPDモード macroKPFM_DLVO_vdW_Forceモード macroKPFM_DLVO_vdW_LCPDモード ●MACROKPFM_FORCEモード ●MACROKPFM_LCPDモード * 帯電した球体の LCPD 像シミュレーション 帯電した球体の LCPD(Local Contact Potential Difference、局所接触電位差)像を macroKPFM シミュレータで求める方法 計算モード識別番号： [macroKPFM_LCPD_Inorganic_005] 保管場所：インストールフォルダ\SampleProject\macroKPFM\macroKPFM_LCPD (保管場所：インストールフォルダは、SPMsimulator がインストールされているフォルダです) 帯電した球体の LCPD 像シミュレーション（チュートリアル へ） 左図より「帯電した球体計算例モデル」、「計算結果の LCPD 画像」 * 帯電したミオシン分子の LCPD 像シミュレーション 均一な表面電荷分布によって帯電したミオシン分子の LCPD(LocalContact Potential Difference、局所接触電位差)像を macroKPFMシミュレータで求める方法 計算モード識別番号： [macroKPFM_LCPD_Polymer_002] 保管場所：インストールフォルダ\SampleProject\macroKPFM\macroKPFM_LCPD (保管場所：インストールフォルダは、SPMsimulator がインストールされているフォルダです) 帯電したミオシン分子の LCPD 像シミュレーション（チュートリアル へ） 左図より「帯電したミオシン分子計算例モデル」、「探針、試料の位置関係」、「計算結果の LCPD 画像」 ●MACROKPFM_DLVO_FORCEモード ●MACROKPFM_DLVO_LCPDモード * DLVO 理論に基づいた、有機材料基板上に 12 個の電荷を置いた場合の LCPD 像シミュレーション 有機材料の基板上に12個の正負の電荷を六角形状に並べたときの、LCPD像をシミュレーションする方法 計算モード識別番号： [macroKPFM_DLVO_LCPD_Polymer_001] 保管場所：インストールフォルダ\SampleProject\macroKPFM\macroKPFM_DLVO_LCPD (保管場所：インストールフォルダは、SPMsimulator がインストールされているフォルダです) DLVO 理論に基づいた、有機材料基板上に 12 個の電荷を置いた場合の LCPD 像シミュレーション（チュートリアル へ） 左図より「計算例モデル」、「計算結果の LCPD 画像」 ●MACROKPFM_DLVO_VDW_FORCEモード * DLVO 理論およびファンデルワールス力を考慮した、無機材料基板上に 12 個の電荷を置いた場合の、探針が感じる力の像 電解質溶液中に置かれた無機材料基板の上に、12個の正負の電荷が置かれた場合の、探針が感じる力の像をシミュレーションします。 シミュレーション計算では、溶液中のイオンのふるまいを記述するDLVO理論と、ファンデルワールス力の効果を考慮することにします。 計算モード識別番号： [macroKPFM_DLVO_vdW_Force_Inorganic_002] 保管場所：インストールフォルダ\SampleProject\macroKPFM\macroKPFM_DLVO_vdW_Force (保管場所：インストールフォルダは、SPMsimulator がインストールされているフォルダです) DLVO 理論およびファンデルワールス力を考慮した、無機材料基板上に 12 個の電荷を置いた場合の、探針が感じる力の像（チュートリアル へ） 左図より「計算例モデル」、「探針が感じる力の像」 ●MACROKPFM_DLVO_VDW_LCPDモード ＴＯＰに戻る ========================================================================================================================== CG(構造最適化AFM像シミュレータ) 「CG(構造最適化AFM像シミュレータ)」には、以下の五つのモードが用意されています。 以下の項目をクリックするとジャンプします。 高さ一定モード 探針を高さ一定で平面上を走査し、探針に作用する力を計算します。 力一定モード 平面上の各位置において、探針に作用する力が設定した値と近くなる探針高さを求めます。 （水中計算は対応していません。） 高さ一定・ノンコンタクトモード 探針を振動させながら高さ一定で平面上を走査し、探針に作用する力を計算します。周波数シフト像を得ることができます。 フォースカーブ測定モード あるxy位置で探針を試料に近づけ、探針に作用する力を計算します。 力最小モード 平面上の各位置において、探針に作用する力の値が最小になる探針高さを求めます。（水中計算は対応していません。） 「CG(構造最適化AFM像シミュレータ)」では、探針を試料に近づけることによる試料分子の変形を考慮したシミュレーションが可能です。分子内部のエネルギーが最小になるような原子配置を探索することにより、安定な分子構造を求めることができます。 「CG(構造最適化AFM像シミュレータ)」は、真空中での計算だけでなく、RISM法を用いて水中での計算も扱うことができます。 ●高さ一定モード ●力一定モード * ダイヤモンド探針による、コラーゲン鎖の力一定モードAFM像シミュレーション キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) ●高さ一定・ノンコンタクトモード * CO探針による、ペンタセン分子の周波数シフト像シミュレーション キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) ●フォースカーブ測定モード * カーボンナノチューブ探針による、4つのオクタン分子鎖の構造最適化AFMフォースカーブシミュレーション この例では試料構造の変形を考慮に入れた計算を行います。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) ●力最小モード ＴＯＰに戻る ========================================================================================================================== CG-RISM(原子スケール液中AFMシミュレーション) 「原子スケール液中AFMシミュレーション」には、以下の三つのモードが用意されています。 以下の項目をクリックするとジャンプします。 高さ一定、力の2次元マップモード: [ConstZ] 探針を高さ一定で平面上を走査し、探針に作用する力を計算します。 フォースカーブモード: [ForceCurve] あるxy位置で探針を試料に近づけ、探針に作用する力を計算します。 周波数シフトAFM像モード: [ncAFM-ConstZ] 探針を振動させながら高さ一定で平面上を走査し、探針に作用する力を計算します。周波数シフト像を得ることができます。 「原子スケール液中AFMシミュレーション」では、Reference Interaction Site Model（RISM）法を採用しています。 ●高さ一定、力の2次元マップモード: [CONSTZ] ●フォースカーブモード: [FORCECURVE] ●周波数シフトAFM像モード: [NCAFM-CONSTZ] * ペンタセンのAFM(周波数シフト像)シミュレーション 説明用PowerPointファイル (pptx形式、229.8 KB) projectファイル (zip形式、2.1 MB) キャプチャー動画「使い方動画: 設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「使い方動画: 結果の表示 」 計算手順書(Excel) 左図より「計算例モデル」、「ペンタセンのAFM像（周波数シフト像）」 ＴＯＰに戻る ========================================================================================================================== MD(分子動力学AFM像シミュレータ) 「MD(分子動力学AFM像シミュレータ)」には、以下の四つのモードが用意されています。 以下の項目をクリックするとジャンプします。 フォースカーブ測定モード あるxy位置で探針を試料に近づけ、探針に作用する力を計算します。 高さ一定モード 探針を高さ一定で平面上を走査し、探針に作用する力を計算します。 --> （水中計算は対応していません。） 高さ一定・ノンコンタクトモード 探針を振動させながら高さ一定で平面上を走査し、周波数シフトを計算します。 緩和計算 シミュレーションの前準備として試料分子の構造の緩和計算を行います。 「MD(分子動力学AFM像シミュレータ)」では、探針を試料に近づけることによる試料分子の変形を考慮したシミュレーションが可能です。原子一つ一つについてニュートンの運動方程式を解くことにより、分子構造の時間変化を求めることが出来ます。 ●フォースカーブ測定モード * オクタン分子のフォースカーブ キャプチャー動画「設定項目の入力、計算開始、結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「オクタン分子試料モデル」、「フォースカーブ」 * 抗血管新生ペプチドのフォースカーブ キャプチャー動画「設定項目の入力、計算開始、結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「抗血管新生ペプチド試料モデル」、「フォースカーブ」 ●高さ一定モード * 高さ一定モードでHOPG基板上のベンゼンを走査し、探針に作用する力を計算します。 キャプチャー動画「設定項目の入力、計算開始、結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「HOPG基板上のベンゼン」、「探針に作用する力」 * 高さ一定モードでHOPG基板上の蟻酸を走査し、探針に作用する力を計算します。 キャプチャー動画「設定項目の入力、計算開始、結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「HOPG基板上の蟻酸」、「探針に作用する力」 ●高さ一定・ノンコンタクトモード * ノンコンタクトモードでコラーゲン分子を走査したときの、周波数シフト像を計算します。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「コラーゲン分子試料モデル」、「周波数シフト像」 * ノンコンタクトモードでペンタセン分子を走査したときの、周波数シフト像を計算します。 キャプチャー動画「設定項目の入力、計算開始、結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「ペンタセン分子試料モデル」、「周波数シフト像」 * ノンコンタクトモードでフタロシアニン分子を走査したときの、周波数シフト像を計算します。 キャプチャー動画「設定項目を入力して、計算を始めるまで」 キャプチャー動画「結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左図より「フタロシアニン分子試料モデル」、「周波数シフト像」 ●緩和計算 * ジクロロベンゼンの構造緩和 キャプチャー動画「設定項目の入力、計算開始、結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左より「ジクロロベンゼン緩和計算前構造」、「ジクロロベンゼン緩和計算後構造」 * ポルフィリンの構造緩和 キャプチャー動画「設定項目の入力、計算開始、結果の表示」 計算手順書(Excel) 設定・出力ファイル(Zip) 左より「ポルフィリン緩和計算前構造」、「ポルフィリン緩和計算後構造」 ＴＯＰに戻る