Abstract



 
   

Volume 7 - No. 2
SIMULATION OF THE STRUCTURE 58SIO2–38CAO–4P2O5 BIOACTIVE GLASS NANOPARTICLES AT ATOMIC SCALE BY MOLECULAR DYNAMICS  
 

شبیه سازی ساختار نانو ذرات شیشه زیست فعال 58SiO2 - 38CaO - 4P2O5 در مقیاس اتمی به روش دینامیک مولکولی

سیّد محمد احمدی, علی اصغر بهنام قادر و آزاده آصف نژاد

تاريخ ثبت اوليه: // ، تاريخ دريافت نسخه اصلاح شده: // ، تاريخ پذيرش قطعي: //

چكيده     شیشه زیست¬فعال به دلیل توانایی پیوند بافت نرم و سخت در ترمیم، درمان و شکسته¬بندی استخوان و نیز به عنوان جایگزینی مناسب برای استخوانچه¬های گوش مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله از شبیه¬سازی دینامیک مولکولی با استفاده از نرم¬افزار گرومکس برای مطالعه ساختار شیشه زیست¬فعال شبیه¬سازی شده به روش سل- ژل استفاده شد. براي ایجاد گروه¬های هیدروکسیل، سیستم شیشه زیست¬فعال مورد نظر مدل¬سازی شد. سپس یک سیکل حرارتی در بازه دمایی 298 الی 923 درجه کلوین با نرخ ثابت بر سیستم مورد مطالعه اعمال گردید و ساختار داخلی، ضریب نفوذ و چگالی جرم مولکولی، تعداد پیوند¬های هیدروژنی، طول پیوند و زوایای پیوندی مورد ارزیابی قرار گرفت. توابع توزیع شعاعی براي مطالعه ساختار شیشه زیست¬فعال نیز مطالعه شد. بررسی چگالی مولکول¬ها و نتایج شبیه¬سازی زوایا و طول پیوندها بیانگر تمایل مواد به قرارگیری در مکان بهینه و سیستم پایدار می¬باشد. بر¬اساس یافته¬های مرتبط با تحرک کمتر ریز¬ترکیب P2O5 در محیط جعبه شبیه¬سازی، ریز¬ترکیبات SiO2 و CaO در ایجاد توزیع یکنواخت ترکیبات و عناصر در سامانه تأثیرگذار هستند. با بررسی ضریب نفوذ و توزیع مولکول¬ها به روش تابع توزیعی شعاعی در جعبه و با اعتماد به نسبت خوشه¬ای شدن می¬توان ادعا نمود که اجزای موجود در سامانه، توزیع نسبی یکنواختی داشته¬اند و فاصله بین اتم¬ها در مولکول¬های گوناگون قابل¬قبول و منطقی است.

كلمات كليدي    شیشه¬های زیست¬فعال، شبیه¬سازی دینامیک مولکولی، تابع توزیع شعاعی، ساختار مولکولی.



Simulation of the Structure 58SiO2–38CaO–4P2O5 Bioactive Glass Nanoparticles at Atomic Scale by Molecular Dynamics

Seyed Mohammad Ahmadi, Aliasghar Behnamghader and Azadeh Asefnejaad

Abstract    bioactive glasses are widely employed in repair and treatment of bone defects and also as an appropriate replacement for the ossicles in middle ear owing to their bonding ability to hard and soft tissues. In this research, the molecular dynamics package (GROMACS) was used to study the structure of bioactive glass synthesized by sol-gel method. To create related hydroxyl groups, the bioactive glass system was modeled. Then, a thermal cycle at temperature of 298-923 K with a constant rate was applied to the studied system and several parameters such as the internal structure, penetration coefficient, density and molecular weight, number of hydrogen bonding, bond length and bond angles were evaluated. Finally, the radial distribution functions were analyzed to study the structure of the bioactive glass, and the effect of the synthesis method on the bioactive glasses was also determined. The evaluation of the molecules density and simulation results of the bond angles and lengths indicated that materials are tend to be placed in the optimal condition and sustainable system. Due to the higher molecular weight of P2O5 and its lesser movement throughout the box, SiO2 and CaO species played more important role in the uniform distribution of materials through the system. By determining the diffusion coefficient and molecules distribution via radial distribution function method in the simulation box, it was concluded that the system components had a fairly uniform distribution and there was an acceptable and logical distance between atoms in almost every molecule.

Keywords    Bioactive Glass, Molecular Dynamics Simulation, Radial Distribution Function, Molecular Structure.

 

منابع:

 
 Download PDF 


Term of Use  | Privacy Policy | Contact Us

Journal of Advanced Materials and Technologies
E-mail: office@jem.ir
Web Site: http://www.jamt.ir