Infoplaner 1-2007 - Cadfem

CADFEM INFOPLANER 1/2007Simulation auf atomarer EbeneNanotechnologien stehen in der Elektronik undanderen Bereichen vor einem massiven Wachstum.CADFEM ist gerüstet: Mit den Simulationsprogram-men der dänischen Atomistix A/S im Portfolio und„Na-Know-how“ in der Belegschaft.Nanotechnologien – und mit ihnen der Markt für Simulationenin diesem Bereich – wachsen rasch. Laut Dr. Thomas Magnussen,Geschäftsführer des dänischen Spezialisten Atomistix A/S,wird die Anzahl der Anwender aus der Nanotechnologie, dieSimulationen in Forschung oder Produktentwicklung benötigen,drastisch anwachsen. Simulationen bieten im Vergleich zuExperimenten den Vorteil, bei weit geringerem Zeit- und Kostenaufwandaussagekräftige Ergebnisse zu erzielen. So schätztDr. Magnussen, gestützt auf Berechnungen von Dow Chemical,die Kosten für ein herkömmliches Experiment auf 150.000 USD,für das in der virtuellen Realität nur 150 USD zu veranschlagenwären. Simulationen können also bei niedrigen Kosten helfen,die Anzahl an notwendigen realen Experimenten deutlich zuverringern.Virtual NanoLab und Atomistix ToolKitVirtual NanoLab (VNL) ist ein anwenderfreundliches Softwarepaketzur Simulation und Analyse der Eigenschaften vonatomaren Systemen im Nanobereich. Die intuitive Oberflächevon VNL ermöglicht dem Anwender, Simulationen im Bereichder Nanotechnologie auf einfache und intuitive Weise durchzuführen.Der Workflow innerhalb des Programms ähnelt dabeidurchaus dem eines realen experimentellen Prozesses.Über eine Vielzahl an Instrumenten und die logisch strukturierteBenutzeroberfläche lassen sich Geometrien, elektronischeStrukturen und Eigenschaften von gegebenen Systemenaus dem Nanobereich modellieren. So können auch Anwenderohne Expertenwissen in der Quantenchemie anspruchsvolleBerechnungen durchführen. Der Entwickler kann sich auf dieUntersuchung der physikalischen Eigenschaften des Systemskonzentrieren, während sich das Programm um die Details dernumerischen Modelle kümmert.Hinter dem Virtual NanoLab (VNL) agiert das AtomistixToolKit (ATK). Das Fundament für die Simulationen ist dieDichtefunktional-Theorie (DFT) unter Anwendung der Nicht-Gleichgewichts-Methode der Greenschen Funktionen (NEGF).Die Vielseitigkeit dieses Berechnungskerns erlaubt es, nichtnur rein molekulare oder periodisch geordnete Systeme, sondernauch offene Systeme zu bearbeiten. Ein typisches offenesSystem in der Elektrotechnik besteht z. B. aus einem linken undrechten Anschlussdraht und aus einer zwischen diesen Drähtenliegenden Nanostruktur, die die Drähte miteinander verbindet.Mit ATK kann in einem solchen offenen System eine Vorspannungangelegt und der Stromfluss durch die Nanostruktur analysiertwerden.Als jüngste Entwicklung hat Atomistix A/S die NanoLanguage(NL) auf den Markt gebracht. Mit NL steht eine Python-Schnittstelle zum ATK zur Verfügung. Phyton ist eine flexibleund anwenderfreundliche objekt-orientierte Programmiersprache.Der Einsatz von NL erlaubt über die größere Freiheit undKontrolle der Berechnungen selbst sehr fortgeschrittene Simulationen.Dabei hat das VNL durch die Einführung der NL nichtsvon seiner Anwenderfreundlichkeit eingebüßt.36Benutzeroberfläche von VNLStruktur von VNL: Der ATK als Basis verschiedener Tools.Software