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Keywords
Liquid–liquid equilibria of dipropylene glycol dimethyl ether and water by molecular dynamics
(2011)
Automated force field optimisation of small molecules using a gradient-based workflow package
(2010)
In this study, the recently developed gradient-based optimisation workflow for the automated development of molecular models is for the first time applied to the parameterisation of force fields for molecular dynamics simulations. As a proof-of-concept, two small molecules (benzene and phosgene) are considered. In order to optimise the underlying intermolecular force field (described by the (12,6)-Lennard-Jones and the Coulomb potential), the energetic and diameter parameters ε and σ are fitted to experimental physical properties by gradient-based numerical optimisation techniques. Thereby, a quadratic loss function between experimental and simulated target properties is minimised with respect to the force field parameters. In this proof-of-concept, the considered physical target properties are chosen to be diverse: density, enthalpy of vapourisation and self-diffusion coefficient are optimised simultaneously at different temperatures. We found that in both cases, the optimisation could be successfully concluded by fulfillment of a pre-defined stopping criterion. Since a fairly small number of iterations were needed to do so, this study will serve as a good starting point for more complex systems and further improvements of the parametrisation task.
In dieser Dissertation stellen wir einen neuen Ansatz zur Modellierung von Polymersystemen vor. Es werden (von methodischer Seite her) zwei automatisierte Iterationschemata dazu eingeführt, Kraftfeldparameter mesoskopischer Polymersysteme systematisch zu optimieren: Das Simplex-Verfahren und das Struktur-Differenzen-Verfahren. So werden diejenigen Freiheitsgrade aus Polymersystemen eliminiert, die eine hohe Auflösung erfordern, was die Modellierung größerer Systeme ermöglicht. Nach Tests an einfachen Flüssigkeiten werden vergröberte Modelle von drei prototypischen Polymeren (Polyacrylsäure, Polyvinylalkohol und Polyisopren) in unterschiedlichen Umgebungen (gutes Lösungsmittel und Schmelze) entwickelt und ihr Verhalten auf der Mesoskala ausgiebig geprüft. Die zugehörige Abbildung (von physikalischer Seite her) so zu gestalten, daß sie die unverwechselbaren Charakteristiken jedes Systems auf die mesoskopische Längenskala überträgt, stellt eine entscheidende Anforderung an die automatisierten Verfahren dar.
Structural and Dynamical Properties of Polystyrene Determined by Coarse-Graining MD Simulations
(2007)
We present results from a detailed study of a new, optimized coarse-grained (CG) model of polystyrene (PS) and compare it with a recently published one (Harmandaris et al., Macromolecules 2006, 39, 6708). We will explain in detail, what led us to a different mapping scheme and put that into the general framework, with special emphasis on the aspect of time mapping. The new model is tested against the structural and dynamic properties of PS, resulting from atomistic simulations.
Comparison Between Coarse-Graining Models for Polymer Systems: Two Mapping Schemes for Polystyrene
(2007)
Computational chemistry began with the birth of computers in the mid 1900s, and its growth has been directly coupled to the technological advances made in computer science and high-performance computing. A popular goal within the field, be it Newtonian or quantum based methods, is the accurate modelling of physical forces and energetics through mathematics and algorithm design. Through reliable modelling of the underlying forces, molecular simulations frequently provide atomistic insights into macroscopic experimental observations.
The Fraunhofer Institute for Algorithms and Scientific Computing (SCAI) has developed a software tool for the automated parameterization of force fields for molecular simulations using efficient gradient-based algorithms. This tool, combined with well-established simulation techniques, can quantitatively determine many physicochemical properties for given compounds.
GROW: A gradient-based optimization workflow for the automated development of molecular models
(2010)
Gleichlaufgelenke als Teil der Antriebswellen (Seitenwellen und Längswellen) sind in allen maßgeblichen Triebstrangkonfigurationen im direkten Leistungsfluss angeordnet. Ihre Hauptfunktion ist die Übertragung einer Antriebsleistung unter Ermöglichung von Abbeugung und Axialverschiebung. Dieser Beitrag soll einen Überblick zu den wesentlichen, auf dem heutigen Markt verbreiteten Bauweisen und ihren jeweiligen Einsatzgebieten geben. Besonders berücksichtigt werden hierbei neue Gelenkkonzepte, die sich aufgrund ihrer besonderen Gestaltung durch deutlich höhere Wirkungsgrade auszeichnen. Der Einfluss auf den Energieverbrauch soll quantifiziert werden, hierzu wird ein neuartiger Berechnungsansatz vorgestellt, der eine einfache Abschätzung des Einflusses von Wirkungsgradverbesserungen auf den Energieverbrauch für verschiedener Antriebskonzepte (ICE / Hybrid / E-Fahrzeuge) erlaubt.