علاوه بر مكانيك كوانتوم محاسباتي و شبيه سازي، روشهاي مدلسازيي، كه ارزشي معادل يا حتي اثري بزرگتر در كاربردهاي صنعتي دارند، وجود دارد. بر خلاف مدلهاي مبتني بر مكانيك كوانتوم محاسباتي وشبيه سازي كه «انرژي»، را ارزيابي مي‌كنند و بر اساس آن پروسه‌هاي ترموديناميك را پيش بيني مي‌كنند، اين مدلهاي نوين كه بر پايه غير «انرژي» استوارند، عموماً طبيعتي كيفي نگر دارند و در مطالعه فلسفه طراحيها بكار گرفته مي‌شوند.
 گرافيك كامپيوتري:
رشد گرافيك كامپيوتري محتملاً بزرگترين مولفه فناوري‌انفورماتيك در گستره وسيعي از شبيه سازيهاي مولكولي است:
قابليت تصوير سازي اهداف داروها( زماني كه ساختار آنها شناخته شده است) يا خانواده تركيبي از آنالوگهاي فعال و غيرفعال در حوزه مدلسازي، ضروري مي‌نمايد.(مثلاً در ساخت شيميايي مواد) گرافيك كامپيوتري قدمتي از آغاز تركيب صدا و رنگ به منظور شفاف سازي پيامها، تاكنون كه با هدف توسعه دانش تصويرسازي كامپيوتري براي نمايش پروسه‌هاي شيميايي و بيوفيزيكي، بكار گرفته مي شود، دارد.
«هندسه بعد»:
زمينه مهم ديگري كه توسعه علمي آن اثري مهم،حداقل در شبيه‌سازي و مدلسازي در زيست – فيزيك و زيست – شيمي و صنعت داروسازي بر جاي خواهد گذاشت، دانش«هندسه بعد» است .
انتقال اين حوزه از رياضيات محض بسوي علم‌شيمي و سيستم‌هاي مولكولي بوسيله"‌Grippen" صورت گرفت." "Kuntz","Havel در اواخر دهه 70 ميلادي (‍ CrippenوHavel در 1988 ميلادي) اين تكنيك را در اندازه‌گيريهايNMR و QSAR بكار گرفتند. Crippen اين پروسه را تا تحقق اين علم براي مدلسازي بر هم كنش ماكرومولكولهاي پيوندي، ادامه داد. (Crippen 1999)

QSR/QSPR:
سومين زمينه مدلسازي شامل ارتباط ميان داده‌هاي آزمايشگاهي با همان خواص فيزيكي يا غير آن، در قالب سيستم مدلسازي است. اين روشها كه موسوم به QSR/QSPR مي‌باشند داراي تاريخچه‌اي طولاني در مدلسازي سيستمهاي بيولوژيك مي‌باشند و اكنون نيز نقش مؤثري در تحليل نتايج و استفاده از نتايج مدلسازي مولكولي در صنايع شيمي دارند.
يك مثال نمونه جهت استفاده از اين تكنيك‌ها اين است كه:
نمونه‌اي را با يك سري از خواص فيزيكي در نظر بگيريد كه مي‌خواهيد آن را بهينه كنيد(سودمندي دارو، ارتباطات آنزيمي، مقاومت كششي يك پليمر)
چگونه آن را حل خواهيد كرد:
در زمره تازه‌ترين روشهاي حل اين مسأله كه متعلق به "Hansch" مي باشد (1971) مبتني بر ارتباط فعاليت‌هاي بيولوژيك مولكول در قالب پارامتر«آب گريزي» آن كه به عنوان ثابت اكتاتل به آب، معرفي مي‌شود.
اين روش، در طول انرژي آزاد خطي در شيمي ‌فيزيك ‌زيستي قرار مي‌گيرد. (يعني: روابط Hammett(1935))، كه انرژي آزاد(لگاريتم ثابت تعادل)، به نوع ديگري از انرژي يا خواص ماده كه بر اساس انرژي آزاد سنجيده مي‌شود، وابسته است.
همانظور كه پيشنهاد شد، ساده‌ترين چنين روشهائي به عنوان مدلهاي خطي مطرحند و رگريسون خطي براي آن استفاده مي‌شود. به همين ترتيب كه مدل پيچيده‌تر مي‌شود، مدل به سمت رگريسون غير خطي ميل مي‌كند(Kowalski 1984) و .(Andrea & Kalayeh1991)
به منظور توالي چنين مدلهائي، تا حصول روابطي ميان خواص فيزيكي ماده وميزان فعاليتهاي آن مي بايستي در مدلسازي به روش«شبكه عصبي» بكار گرفته شود.
علاوه بر «آب گريزي»، ساير پارامترهاي مؤثر و مرتبط به عنوان متغيرهاي مستقل در چنين مدلهائي، عبارتند از:
نسبت آرايش اتمها به نيروهاي واندروالس و خواص الكترواستاتيك.
يك روش كه در برگيرنده اطلاعات 3 بعدي در قالب يك مدل باشد مانند «آناليز ميدانهاي مولكولي تطبيقي كه به اختصار COMFA خوانده مي‌شود.

COMFA: Comparative Molecular Field Analysis

كه توسط" "Cramer،"Patterson" و" Bunce"‌ در سال 1988 پايه‌گذاري شد اين پارامترها و متغيرهاي وابسته به آن عمومي مي باشند و در بهينه سازي مدل مؤثرند. علاوه بر آن ارتباطات ميان مولكولي را در جهت توجيه ساختار ماكرومولكول در ابعاد 3 بعدي توجيه مي‌كند. (به اين معني كه نيروهاي الكترواستاتيك و پتانسيلهاي واندروالس محيط شده را لحاظ مي كند.)
تكنيكهاي فوق به نام QSAR خوانده مي شود.

QSAR: Quantitative Structure- Activity Relationship

واز مهمترين تكنيكهاي فوق مي توان به QSPR اشاره كرد.

QSPR: Quantitative Structure – Properties Relationship

كه اين تكنيك زماني كه بهينه‌سازي تعدادي از خواص مكانيكي بر اساس فعاليت‌شان مطلوب باشد، مورد توجه قرار مي‌گيرد("Katrizky", "Lobanov"&" Karelson" 1995) .
يكبار ديگر، مي‌توان اين عمل را در زمينه مدلهاي خطي و غيرخطي انجام داد و مي‌توان خواص متعددي از مجموعه‌اي از مولكولها را در چنين مدلي لحاظ كرد. بنابراين براي نتيجه‌گيري خواص الكترواستاتيك يا خواص الكتروني ماده، به منظور آزمايش اينكه آيا آنها واقعاً داراي چنين روابطي هستند، مكانيك كوانتوم محاسباتي استفاده مي‌شود. از آنجائيكه هدف نهائي دستيابي به ساختار دقيق الكتروني ماده نمي‌باشد و دقت كمتر و كارآئي بيشتر مطلوب است، (روشهاي شبه تجربي) روشهاي مكانيك كوانتوم براي چنين اهدافي مطلوب است.
استفاده از«شبيه سازي» در تعيين ساختار:
استفاده از «ديناميك مولكولي» در شناسائي ساختار به كمك X-RAY و تعيين ساختار NMR يكي از مهمترين و موفق ترين هدفها در مدلسازي مولكولي است. اين روش بصورت كاملاً قاطعانه‌اي در تعيين ساختار كريستالي پروتئين و ساختار زئوليت‌هاي جديد مؤثر است. از آنجائيكه داده‌هايX-RAY در كريستالوگرافي ماكرومولكولي جهت تعيين ساختار اتمي با دقت بالا كافي نمي‌باشد، در مقابله با چنين روشي در ساختار كريستالي "كوچك – مولكول"، استفاده از ساخت مولكول و تكنيكهاي شبيه سازي آن براي پر كردن اين خلاء الزامي است.
برنامه XPLOR كه توسط" Kuriyan"," Karplus", "Brunger" كه در سال 1987، نوشته شد، در جهت توسعه و تركيب دانش ديناميك مولكولي و تكنيكهاي X-Ray گام بر مي‌داشت و يك نمونه مناسب در راستاي تشريح روش تركيب اين دو شاخه بود. در اين متدولوژي، ساختار اوليه با استفاده از يك تابع كه نتيجه گرفته شده از تفاوتهاي ميان محاسبات و بازخوردهاي آزمايشگاهي برداشت شده، و تابع انرژي مولكولي مكانيكي است، تعيين مي‌شود. با استفاده از ديناميك مولكولي و دماي بالا، و جابجائي ساختاري در طي يك كمينه موضعي با تغيير در وزن انرژي مولكولي مكانيكي و سوار كردن بازخوردهاي آزمايشگاهي، مي‌توان سيستم را بسوي سازه‌اي با استريوشيمي مطلوب و حداكثر دقت كه مبتني بر نتايج آزمايشگاهي است رهنمون شد.
(بر اساس مشاهدات ما، يك گروه مدل ساز مولكولي، بصورت غير همزمان، و يك گروه كريستالوگراف شناسي تجربي، اعلام كردند كه مدلسازي مولكولي در طراحي دارو، به اندازه كريستالوگرافي به كمك ديناميك مولكولي مؤثر نمي‌باشد.)
اهميت مدلسازي به كمك ديناميك مولكولي در تعيين ساختار سيستمهاي ماكرومولكول به كمك NMR، نمود بيشتري پيدا مي‌كند، به ويژه آنجائيكه، تعداد داده‌هاي هندسي آزمايشگاهي مشخصاً كمتر از تعداد داده‌هاي كريستالوگرافي است("Case","Wiley" & " Chechester" 1998) بنابراين استفاده از فناوريهاي متنوع در جهت ساخت مدل 3 بعدي ماده، نظير تكنولوژيهاي « هندسه بعد »يا« ديناميك مولكولي»، نقش مهمي در NMR سازه در مقياس ماكرو مولكولي بازي مي‌كند.
تكيه گاهي به درون اهداف بيولوژيك:
اگر ساختار ماكرومولكولي هدف معلوم باشد، ولي ارتباطات و پيچيدگيهاي آن معلوم نباشد، لازم است تا روشهاي محاسباتي كه با دقت بالائي ساختار و پيچيدگيهاي پروتئين را پيش بيني كنند، مد نظر قرار گيرد نه فقط براي يك پيوند بلكه براي تمام مجموعه پيوندها.
برنامه  DOCK ("Zou", "Sun", "Kuntz" 1999) و برنامه‌FLEXX ("Kramer" et al. 1999) ، از مجموعه برنامه هايي است كه توانايي لحاظ كردن مجموعه اي در حدود 000/100 پيوند به منظور شبيه سازي كامل يك ماكرومولكول هدف، را دارد.
در سوي ديگر اين طيف، برنامه هايي نظير برنامه("Rao" & "Olsen" 1999) ، موسوم به AUTODOCK مي‌باشند كه گستره وسيعي از پيوندهاي بين مولكولي را در ياخته ها با استفاده از روش مونت كارلو شبيه سازي مي‌كنند.نيزروشهائي جهت لحاظ كردن تمام تركيبات و حالات حاكم بر پيوندها، توسعه يافته است(Kicketal.1997) كه اين روشها تأثير خاصي در شبيه سازي ساختارها دارند.
زيست انفوماتيك و شيمي انفورماتيك:
توانائي در جهت آناليز، ساخت و جستجو در تمام رشته هاي ژنتيكي ارگانيزمهاي متعدد، هدف عالي زيست‌انفورماتيك است. تعميم همه انواع آناليزها در قالب بانك اطلاعاتي هاي بزرگ گردآوري شده از مولكولهاي زيستي، هدف عالي شيمي انفوماتيك است.
هدف زيست انفورماتيك اين است كه كشف ژن، تابع ژن، طراحي دارو، توسعه دارو، را در قالب الگويي مناسب تركيب كند.
زيست انفورماتيك و شيمي انفورماتيك را بايد بخشي از پروسه كلان‌تري در نظر گرفت كه مبتني بر فهرست گيري، ذخيره سازي، دستكاري و آناليز گستره وسيعي از اطلاعات ژنها، توصيف ژنها و پروتئين‌هاي سازنده است و اثري كه هر يك از ريز مولكولها ممكن است بر DNA يا RNA داشته باشد را اندازه گيري مي كند.
زيست انفورماتيك و شيمي‌انفورماتيك داراي نظمي كلان ومهم مي‌باشند. شيمي محاسباتي و مدلسازي بخشي از حوزه دانش انفورماتيك هستند.

علوم كامپيوتر:
بسياري از محاسبات در حوزه مولكولي نيازمند منابع كامپيوتري قدرتمند است و عملاٌ توسعه اين محاسبات نيازمند توسعه دانش كامپيوتر است به همين ترتيب حوزه آناليز اطلاعات نيز ريشه در اين علوم دارد.
نرم افزارهاي مبتني بر محاسبات برداري و محاسبات موازي در 15 سال آينده اثري مهم در حوزه فناوري بر جا خواهند گذاشت. خوشه‌هاي كامپيوتري درجهت توسعه محاسبات موازي روبه توسعه خواهند گذاشت و حوزه صنعت و تحقيقات را متحول خواهد كرد.
در مقاله آتي،با زيرساختهاي الزامي براي تحقق اين روند آشنا خواهيم شد.

منبع سايت نانو

مدلسازي مولكولي پايه‌اي است براي ارتباطات، درك و توسعة فناوريهاي نو نظيرفناوري نانو.
اين روش راههاي جديدي را در فكر كردن و رسيدن به اهداف فناورانه، فراهم مي‌سازد، بنابراين براي توضيح موفقيت‌آميز كاربردهاي اين روش، توضيح جنبه‌هاي تكنيكي به تنهائي كافي نيست اهميت نيروي انساني متخصص، هدف نهائي هر پروژه، ساختار سازماني و زيرساختهاي محاسباتي در موفقيت اين روش اهميت قابل ملاحظه‌اي دارند.
يافته ها، در چهارچوب «كاربردها» (از جنبة فني) و« پروسه‌هاي مؤثر دركاربرد» ( تمام زير ساختهاي ملزوم) طبقه بندي مي‌شوند.
در مقاله قبلي مروري داشتيم بر قابليتها و چالشهاي دانش انفورماتيک در فناوري نانو. دراين مقاله مي‌كوشيم تا حوزه‌هاي تحقيقاتي و صنعتي را ،كه مدلسازي مولكولي در آنها، پذيرفته شده‌است ، معرفي كنيم و از اين ديدگاه اهميت و نقش دانش انفورماتيك را در فناوري نانو روشن كنيم. يافته هاي اصلي:   الف)كاربردها     1) مدلسازي مولكولي، به عنوان يك ابزار سودمند و كارا در پاره‌اي از صنايع بكار گرفته شده است.

• صنايع داروسازي: بالاترين درصد پذيرش و موفقيت مربوط به اين حوزه است.
• شيمي زراعت: مدلسازي و اطلاع گيري در جهت مبارزه با آفات: وضعيتي مشابه با صنايع داروسازي
• ابزارهاي ويژة شيميايي شامل رنگها و رنگ دانه‌ها ، افزودنيهاي روغن، ضد خوردگيها، كاتاليست‌ها
• صنعت سوخت – توليد منابع مادر، حمل و نقل و پروسه‌هاي حاكم بر آن
• صنعت پليمر، شيشه و مواد سازه‌اي
• الكترونيك و مواد فتونيك
• گازهاي صنعتي
• مراقبتهاي فردي و توليدات غذايي
• صنعت نرم افزار سخت افزار

    2) اين روشها مقبول شده‌اند زيرا آنها آزمايش خود را پس داده‌اند: موفقيتهاي بزرگ طبيعتاً توجهات بيشتري را جذب مي‌كند، هم توسط شركتها و هم در عرصة رقابت بين شركتها.
مطالعات اخير 3 زمينة بزرگ موفقيت آميز در زمينة مدلسازي مولكولي را معرفي كرده است:
كشف داروها، توسعة كاتاليست‌هاي هموژن و شيمي حرارت
آناليز اجزاء سازه‌اي مواد به اين روش اثر مؤثري بر فيزيك ماده – چگال گذاشته است.
موفقيت ها هميشه در مسير قابل پيش‌بيني نبوده است. ده يا حتي بيست سال پيش، Rational drug design به عنوان آيندة صنعت داروسازي شناخته مي‌شد- در حاليكه، امروزه طراحي و ساخت داروها مبتني بر «كامپيوتر»، بر مبناي خواص فيزيكي وشيميايي آنها- كه به نام "Docking" ناميده مي‌شود- با در نظر گرفتن اجزاء مولكولي غشاءهاي سلولي يا ساير اجزاء وابسته به آنها ( اهداف تحت درمان)، آينده اين صنعت را‌‌ پيش‌بيني مي‌كند. امروزه تا حدودي به اين هدف رسيده‌ايم و داروهاي جديدي به عرصة‌تجاري سازي رسيده‌اند.
بهرحال، اشتياق به منظور طراحي داروهاي تركيبي، به نظر مي‌رسد كه روش ساخت تركيبي وزني را از رونق انداخته است . افق جديد اين بود كه شيمي تركيبات، سريعتررشد خواهد كرد و كمتر محدود به تجربه باشد، اما به هر صورت، تلاش در جهت ساخت هر تركيبي امروزه يك فرآيند مهار كردني است. واقعيت حاضر، مبتني بر دانش كامپيوتر محور است كاوشهاي عقلاني در حوزة مقدورات داروهاي جديد به سرعت جهت شناسائي كتابخانة‌ مولكولهائي كه مي‌بايستي بصورت تركيبي در آزمايش بكار گرفته شوند، اعتبار مي‌يابند، در اين نقش و در فرم خالص آن طراحي داروها در حوزه كانديدادهاي مقدور و محدود شده معتبر و اثبات شده‌اند.     3) بسياري از كمپانيها، چنين مدلسازيهايي را به عنوان يك ضرورت مي نگرند، در حاليكه برخي هنوز آن را يك وسيلة لوكس مي‌بينند: در زمينه‌هاي موفقيت آميز بر شمرده شده، هيچ‌يك از شركتهاي فوق حتي فكر نمي‌كردند كه بدون مدلسازي مولكولي بدين پايه از پيشرفت برسند. در ساير زمينه‌ها، مدلسازي يك زمينة فعال در زمينه كاوشهاي پژوهشي است يا انتظار مي‌رود كه مورد استفاده واقع شود. مدلسازي مولكولي در صنعت نيز جايگاه خود را باز كرده است.     4) نقش پايه‌اي مدلسازي ماده‌اي و مولكولي در صنايع شيمي، سرعت توسعه محصولات و آزمايشهاي راهنما را افزايش داده است: مشاركت فعال مدلسازان در توسعة سريعتر پروسه‌هاي توليد، مكرراً به اثبات رسيده است. اثر توانمند، اغلب بسيار مؤثر براي حل مسأله، ميزبانان بزرگي را براي مدلسازان مولكولي فراهم آورده است. مزيت عمده اين روش در اين است كه با استفاده از محاسبات نسبتاً ساده تعداد حالات مقدور براي حل يك مسألة واقعي را مي‌توانيم كم كنيم، چه در مرحلة طراحي و توليد و چه در مراحل توسعه با اتخاذ روشهاي دقيق و صحيح اعتبار آزمايشات را تأييد كنيم يا آنها را هدايت كنيم. مدلسازي مي‌تواند انتخابها را هدايت كند و حتي در اغلب موارد مي‌تواند راههاي توليد بهتر را جهت آزمايش، شناسائي كند.
در عوض مدل سرويسهاي تكنيكي تهيه شده در قالب مدلسازي مولكولي، زماني كه كاملاً با تيمهاي آزمايشگاهي و توسعة داخلي، مزدوج نشده است، داراي تجارب ناموفقي بوده‌اند. از اين رو مدلسازي مولكولي، مي بايستي در تعامل كامل با پژوهشگران آزمايشگاهي باشد.     5) علم و تكنولوژي گامهاي بلندي را در راستاي همگرائي موفقيت‌آميز برداشته‌اند. سودمندي مهندسي از پيشرفتهاي علمي و نيز تشويق علم به رشد و حركت، از مزاياي مشهود همگرائي علم و مهندسي است. يك مثال برگزيده از اين تعامل در فضاي زمان و مكان، گروههاي كوچك اتمي كه توسط شيمي كوانتوم قابل تفسير بودند از حد اتم هيدروژن و مولکول هيدروژن تا حد دامنه‌هاي چندين اتمي شبيه سازي شده‌اند و پيشرفتهاي عمده‌اي را براي دانشمندان و مهندسان پديد آورده‌اند:

• شبيه سازي مولكولي با استفاده از ديناميك مولكولي نيوتوني و روشهاي كاتوره‌اي مونت كارلوتغييرات سيستم را پيش گوئي كرده است.
• روشهاي شبه تجربي مبتني بر اوربيتال مولكولي رو به رشد نهاده‌اند.
• روشهاي سلسله مراتبي شيمي كوانتوم كه بر آورندة دقت در حوزة زماني است: شامل روشهاي بنيادين گردآوري شده در حوزة « برون يابي» نظير G1/G2/G3 و CBS و روشهاي جايگزيني در حوزة ميدان نظير ONIOM
• تئوري ظرفيت الكتروني كاربردي، در حوزة فيزيك فرموله شده است و به منظور مدلسازي در فيزيك ماده- چگال، بكار گرفته شده است.
• سواي ديناميك مولكولي كه مشخصاً شروع مي شود با فرمول Car-Parrinello در محاسبات DFT در حال پرواز، ساير روشهاي ديناميك مولكولي به سرعت رشد يافته‌اند.
• شبيه سازيهاي آشيانه‌اي و حوزه‌هاي به‌هم پيوسته نظير تئوري ميدان مؤثر يا تئوري "Norskov" تئوريهاي اتمهاي الحاقي يا روشهاي خوشه‌اي، روشهاي اجزاء محدود، ديناميك مولكولي، مكانيك كوانتوم آبراهام وهمكاران، وتئوري Seamless Zooming كه در ژاپن به سرعت رشد يافته‌اند.
• مدلهاي شرايط مرزي تناوبي كه اثرات«دوربرد» را مدلسازي مي‌كنند.
• كلاس عمومي مدلسازي در حوزة Mesoscale كه اغلب با استفاده از معادلات پيوستگي جهت مدلسازي سوپر مولكولي در حوزه‌هاي پيوسته صورت مي‌گيرد

همزمان با توسعة دانش نانو، مدلسازي مولكولي به عنوان ابزاري منحصر به فرد، مورد توجه واقع شد. نانو بر غناي دانش مدلسازي مولكولي افزوده است و آن را به گونه‌اي جدي متحول كرده است. به همين ترتيب، دانش شيمي ژنتيك( جانشاني ژنهاي موجود در ساختار DNA)، نيازمند اين است كه بدانيم چگونه دانش به درون حوزة پروتئين سازي رسوخ مي‌كند؟(جانشاني پروتئين‌هاي موجود وفعال).
مدلسازي همچنين نقش مهمي در رمز گشائي اين پروسه‌ها ايفا مي‌كند واين نكته را كشف خواهد كرد كه چگونه يك رشته از آمينو اسيدها مي‌تواند خودش را در هندسة پروتئين بگونه‌اي آرايش دهد كه رفتار خاصي را موجب شود. علوم كامپيوتر در اين راستا كمكي مؤثر و تحسين برانگيز ايفاء خواهد كرد.     6) مدلسازي مولكولي جهت ادغام و تفسير ابزارهاي تحليلي بكار گرفته خواهد شد. در پاره‌اي موارد، پيش گوئيها داراي حداقل قطعيت نسبت به اندازه‌گيريهاي كالريمتري است. به گونه‌اي كه مؤثراً آنها را عوض مي‌كنند.مدلسازي يك بخش پر اهميت از طيف سنجي نوري NMR و كريستالوگرافي است . نقش هاي آتي را در حوزة تفسير كروماتوگرافي گاز، دايرة رنگي لرزه‌اي و طيف سنج جرمي بازي خواهد كرد.     7) شباهتهائي برجسته‌اي در بخشهاي مختلف صنعتي وجود دارد. مدلسازهاي حلاليت و مخلوط كن‌هاي واقعي و مدلهائي كه بتواند شيمي را در قالب زيست – شيمي به منظور رفتارشناسي بيولوژيك تركيب كند، پايه‌اي براي طراحي داروها هستند. اما همچنين پايه‌اي براي مطالعات شيمي زهرشناسي هستند. با پيش گوئي زهرشناسي شيميايي، مي‌توان اميدوار بود كه توليداتي طراحي خواهد شد كه كارآئي بالاتر با حداقل مخاطره خواهند داشت.     8) نيازهاي عمده و مورد نياز صنعت روشهائي هستند كه بزگتر، بهتر و سريعتر، باشند و در دامنة بزرگي معتبر باشند و مشتمل بر تكتيكهاي چند مقياسي باشند: مدلسازي چند مقياسي بر پاية مدلهائي ساخته مي‌شود كه مبتني بر حدودي در حوزة زمان واندازه هستند نظير محاسبات انرژي Single-Point در حوزة گاز ايده آل(ايزوله شده) در صفر درجة كلوين.مدلسازي در حوزه هاي محدود اغلب با خواص ان در محيطهاي پيوسته بوسيله مكانيك آماري ادغام مي‌شود(نظير ترموشيمي گاز ايده آل)
يك فشار دائمي بر پژوهشگران در راستاي توسعه سريعتر و دقيق تر اين روشها وجود دارد. در انتها، نيز آزمايش كردن اين روشها جهت تعيين اعتبار آنها الزامي است. توجه كنيد كه اساس اين«اعتبار بخشي» بر اين مبنا است كه اعتبار اين روشها را به چه حوزه‌ها و به چه حدهائي مي‌توان تعميم داد. مدلسازي در حوزة نانوساختارها و نانوابزارها: فناوري‌نانو، فناوري در مقياس نانو جهت مواد و پرسه‌هاي مرتبط با آن است . يك اتم نوعي، داراي قطر واندروالسي، معادل چند دهم نانومتر است. بنابراين مولكولها و ماكرومولكولها در ابعاد نانوئي وكوچكتر هستند. همة برهم كنشها وخواص ماكروسكوپيك ريشه در اين مقياس دارند و بوسيلة مكانيك آماري و فيزيك ماده- چگال اين دو فضا به هم مرتبط مي‌شوند. در همان لحظه خواص مكانيكي تحت تأثير ساختار الكتروني، بر هم كنشهاي غير پيوندي، يا مقياسهاي واسطه نظير meso، رفتارهاي سوپر مولكولها، است . هر يك از اين دامنه‌ها داراي تأثير و وزني در مدلسازي مولكولي است ومقدوراتي در جهت پيوند ميان اين فضاهاي كاملاً وابسته به هم، در جهت ساخت پازل ماكروئي، رو به رشد نهاده است.  مدلسازي مولكولي و اثر آن بر صنعت( قابليتها و چالشها):

1. نقش اساسي مدلسازي مولكولي مواد در صنعت، افزايش سرعت توسعه و راهنمائي به سوي آزمايشهاي مؤثر است.
2. احياي پروژه‌هاي مرده، قابل ارزش است:
   نقش مدلسازي مولكولي از منظر سرمايه‌گذاري كاملاً حائز اهميت است ساخت كاتاليست‌هاي همگن، تحليل مكانيزمهاي بر هم كنش يا ساخت پليمرهاي ويژه با كاربري خاص از اثرات مدلسازي مولكولي است.
3. ناتواني در ادغام كامل و به هم وابستة مدلسازي مولكولي با آزمايش، مي‌تواند منجر به تأخير شود.
4. استفاده از قانون « حق مؤلف» جهت مدلسازان مولكولي، پشتوانه‌اي به سوي توسعة اين روشها است.
5. زير ساختهاي محاسباتي، به سمت پروسه‌هاي مناسب و حتي براي اغلب، محاسبات سطح بالا، سوق داده شوند
6. حركت به جلو: مدلسازي مولكولي كليدي است به منظور مدلسازي فناوريهاي حياتي براي آينده.
   براي ابر محاسبات، شبكه سازي سوپر كامپيوترها، ميكرو پردازنده‌هاي Pc، پايه اي مناسب جهت محاسبات موازي هستند. NASA در 1993 براي نخستين بار با استفاده از پردازنده‌هاي مستعمل اقدام به موازي كردن كامپيوتر با استفاده از سيستم عامل LINUX نمود
7. از توسعة نرم افزارها، فقط در راستاي توسعة صنعت داروسازي، مي‌بايستي اجتناب نمود.
8. مدلسازان تكنولوژي محور و تكنولوژيست‌هاي درك كنندة مدلسازي مورد نيازند:
   مدلسازان خاص و عمومي نيازمند به تركيبي از كار كارشناسي محض و قضاوت مهندسي مي‌باشند. اين تركيب ساده‌تر به همگرائي خواهند رسيد و به گونه‌اي است كه نياز به اين تركيب هميشه احساس مي‌شود. اين نياز در يك محيط پژوهشي روشن‌تر مي‌شود بوژه آنكه فشار بازار اقتصادي و رقابت، R&D را وادار به چرخش به اين سمت مي كند. بسياري ار پژوهشگاهها، محيط پژوهشيBell Labs را الگو قرار داده‌اند. اين پژوهشگاه كه در آغاز با هدف علوم كاربردي تأسيس شده بود به تدريج به سمت يك محيط تركيبي از علوم محض و كاربردي سوق پيدا كرد.
   مهم است كه كارشناسان در يك انستيتوي آموزشي تدريس كنند وهمكاريهاي پژوهشي خود را به عنوان بخشي از آموزش علم در نظر بگيرند.

چشم انداز: نتايج مدلسازي مولكولي يا محاسبات، در بخش شيمي تحليلي كاملاً جا افتاده است. مدلسازيهاي چند مقياسي نيز با دقت بالاتر ومحاسبات سنگين تر پيگيري مي شود.
تئوريهاي مولكولي و مدلسازيها، شامل تئوري ساختار الكتروني ومدلسازي به عنوان يك زبان بين‌المللي علمي در اغلب شاخه هاي علوم ومهندسي پذيرفته شده است.
شيمي، فيزيك، بيولوژي بر مبناي مشاهدات، و دستكاريهايي در حوزة انساني، به مدلسازي مولكلوي وابسته شده‌اند. علوم مهندسي اين علوم محض را با يكديگر تركيب كرده و با ملاحظات اقتصادي و مؤلفه هاي كمي فيزيك آن را به حوزة تجارت مي‌رسانند.
فيزيك محيطهاي پيوسته و تفكر عميق در طبيعت رفتاري الكترونها در اتم در سالهاي 1800 ميلادي خبر از توسعة مكانيك آماري و مكانيك محيطهاي پيوسته مي‌داد. ظهور دانش شيمي- فيزيك و اساس ساختارهاي مولكولي دراواخر 1800 ميلادي حاكي از درك پيوندهاي شيميايي مي‌داد كه در نهايت در سالهاي 1930 توسعه يافت و روشهاي شيمي كوانتوم كه در سالهاي 1950 توسعه يافتند.
مدلسازي مولكولي يك روش مركزي است كه با درك رفتار كوانتائي مواد، حتي از ديدگاه پيش‌گوئي به موفقيتهائي رسيده است.
توسعة توليدات و عوض شدن پروسه هاي ساخت وتوليد با ظهور مدلسازي مولكولي واثر آن دستخوش دگرگوني شده است مدلسازي مولكولي مي تواند به عنوان يك زير ساخت نامرئي در توسعة علم و فناوري مورد توجه قرار گيرد.
پيشرفتهائي در قدرت سخت افزاري كامپيوترها، مسبب پيشرفتهائي در نرم افزارهاي شبيه سازي شده است كه تغييراتي رويايي را در مدلسازي پديد آورده است و بسياري از مسائل بغرنج را حل كرده است و حتي در نگرشهاي بنيادين علوم، تغييراتي را بوجود آورده است. آيا دانش هوش مصنوعي دنيا را دگرگون خواهد كرد: ارزش نتايج محاسباتي، سريعاً افزايش خواهد يافت در صورتيكه فوراً گسترش و رشد يابد. اما آنها زماني گرانبها خواهند شد كه معني اين نتايج به سمت مهندسي يا نيازهاي توسعه، هدايت شود.
پيشرفتهائي در قدرت محاسباتي، درك و قابليتهاي ما را در كاربردي كردن فيزيك و شيمي محاسباتي توسعه خواهد داد. همانگونه كه پيشرفتهائي بزرگ در تكنولوژي اغلب منشعب از نتايج و مشاهدات آزمايشگاهي است، مدلسازي مولكولي با افزايش دقت در حل پيچيدگيهاي مدل به گونه‌اي كه منجر به نتايج سودمند كاربردي شود، در رشد تكنولوژي مفيد است. البته نبايد از نظر دور داشت كه 90% مسائل در ذهن ساخته و پرداخته مي‌شود وابزارهاي محاسباتي تنها راهي براي آزمايش، روشهاي مختلف حل هستند.
مدلسازي مؤثر و مديريت نتايج آن، به برداشت كارشناسي و موفقيت آميز از كدهاي مدلسازي مولكولي وابسته است البته، انتخاب روشهاي تئوري بر پاية مجموعة شيمي كوانتوم يا پتانسيلهاي بر هم كنشي ( شبيه سازي مولكولي) حداقل نقش و سطح را در تصميم سازي ايفاد مي كنند.
كدام تركيب براي متعادل كردن زمان و دقت مورد نياز است؟ بهترين تنظيمات براي بهترين نتايج صنعتي كدامند؟
يك Interface مناسب مي‌تواند در خواست‌ها را ارزيابي كند و پيشنهاداتي را در جهت برآورد زمان محاسبات و ساير منابع مورد نياز، به استفاده كننده نشان دهد. همچنين با نشان دادن نتايج وتصوير سازي نتايج محاسبه شده راههائي را براي ارزيابي نشان مي‌دهد.

منبع: سايت نانو

زيرساختهاي پايه براي مدلسازي مولكولي:

در مقالة قبلي نقش فناوري‌انفوماتيك را در فناوري‌نانو از ديدگاه اهميت آن در مدل‌سازي مولكولي بررسي كرديم. اكنون مي‌خواهيم حداقل مؤلفه‌هاي لازم در جهت موفقيت در مدلسازي مولكولي را بررسي كنيم. به عبارت ديگر زيرساختهاي بحراني جهت توسعة دانش مدلسازي مولكولي كدامند؟

1) الگوريتم‌ها:

 بهبود الگوريتم‌هاي محاسباتي مورد نياز است تا از عهدة محاسبه مجموعه‌اي از مولكولهاي بزرگ يا مجموعه‌اي از اتمها برآيند. زيرا برهم كنش ميان اتمها در کنه موضوع مدل سازي مولكولي نهفته است. زمان محاسبه و قدرت ذخيره‌سازي اطلاعات هر اتم و افزايش دقت با افزايش تعداد اتمها، تابع مستقيمي از افزايش قدرت الگوريتم‌ها است.

2) بكارگيري محاسبات موازي:

 با تقسيم مسئله بين چند پردازنده جداگانه، محاسبات موازي، قابليت رسيدن به راه‌حلهاي مناسب و با سرعتهاي بالا، را فراهم مي‌آورند. به‌هرحال رسيدن به اين هدف نيازمند مسائلي (يا بخشي از مسائل) است كه مي‌تواند معادلاً تقسيم شود مثلاً الگوريتم‌هائي به منظور گرفتن مزيت‌هاي ساختارهاي موازي و راههائي به منظور نوشتن و رفع خطا كردن مؤثر از كدهاي موازي.

بسياري از كدهاي شيمي كوانتوم بصورت ضعيفي موازي مي‌شوند كه نسبتاً وابسته به روشهاي بكارگرفته شده هستند. يك مثال نوعي نظير مدل كوانتومي مونت‌كارلو يا روش"Laster" و همکارانش است.

3) انتخاب خودكار به همان خوبي روشها:

يك نقش مدل ساز، انتخاب بهترين روش براي يك مسألة مشخص با دقت مورد نياز مشخص است. چنين تصميم‌گيريهايي مي‌بايستي بصورت خودكار به منظور انتفاع بيشتر و كم‌تركردن اثر مهارت شاغل باشد. مقايسة دقيق روشهاي متفاوت، آرايشهاي محاسباتي متفاوت و هدفهاي متفاوت كاملاً الزامي است .

4) سخت افزارهاي محاسباتي و سيستم عامل‌ها:

سخت افزارهاي محاسباتي و سيستم عامل‌ها روشهاي متفاوت ديگري به منظور مدلسازي مولكولي هستند مدلسازي مولكولي نيازمنديهاي متفاوتي از سخت افزار وسيستم عامل را پديد آورده است. همانطوريكه تغيير دادنها نيازمند استفاده كننده است. تركيب ابررايانه ها رايانه هاي شخصي/ ايستگاههاي محاسباتي و توزيع محاسب‌ها، پيامد ديگري از يكپارچگي زيرساختهاي محاسباتي، نمايشگرها و Interface استفاده کننده است. همچنين زيرساختهاي واسطه وابزارهاي قابل برنامه‌نويسي تصوير ساز از ديگر نيازمنديها است.

5) مديريت اطلاعات:

 نه فقط نيازهاي محاسباتي، مي‌طلبد كه همچنين حجم نتايج به طرز باورنكردني با اندازة مسأله رشد مي‌كند. اين چالش نيازمند مديريت پيچيده و بهره‌برداري از نتايج آزمايشگاهي و داده‌هاي محاسباتي بصورت توأم است. به منظور مؤثر بودن، حجم عظيم اطلاعات جديد مي‌بايستي مديريت شود به گونه‌اي كه با نتايج آزمايشگاهي و روابط مبتني بر تئوري، سازگاري حاصل نمايد .

6) واسطه مدلسازي آزمايشگاهي:

 روابطي نظير QSPR و QSAR، وابستگي به خواص آزمايشگاهي قابل مشاهده‌اي دارند كه جهت تعيين خواص مولكولي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

QSPR: Quantitative Structure – Property

QSAR: Structure – Activity Relations

اين روابط و وابستگيهايشان ممكن است مطلقاً تجربي باشند، اما آنها موفقيت‌آميز خواهند بود بويژه زمانيكه خواص محاسباتي درست انتخاب شده باشد. همچنين خواص اندازه‌گيري شده مي‌بايستي انتخاب شوند به گونه‌اي كه رفتار ماده را نشان دهند و اصول فيزيكي و شيميايي را نقض نكند. پيشگويي خواص قابل اندازه‌گيري بسيار سخت است، اما از خواص قابل پيشگويي اندازه‌گيري مي‌شود شيمي تركيبات مثال خوبي در اين زمينه است، جائيكه، بزرگترين موفقيت‌ها، از درون ساخت كتابخانه‌هايي از مواد انتخابي، بوجود آمده است.

7) آناليز مسأله:

موفقيت در كاربردهاي صنعتي، متكي به شناخت قاطعانه پيامدها يا سؤالات مطرح شده است.

8) زير ساختهاي انساني:

 يك پيامد انساني كليدي، داشتن افراد فني به گونه‌اي كه شخصاً يا تحت عنوان دانشگاه هم داراي دانش مدلسازي و هم داراي دانش كاربردهاي صنعتي باشند. دقيقاً مهم است كه بر محدودة كاربري هر مدل و قابليتها و توانائيهاي آن مديريت داشته باشيم. ساخت چنين زيرساخت مهمي نيازمند آزمايش و آموزش است.

9) اعتبار بخشي:

اعتبار بخشي معمولاً به آزمايش مدلها در برابر داده‌هاي موجود به منظور تعيين اعتبار آنها يا حدود اعتبار آنها بر مي‌گردد. اين عمل ممكن است درك شود يا ناديده گرفته شود اما اين بخش اكيداً يك نياز است.

10) معتبر بودن:

 معتبر بودن داراي دو وجه است:

بنيانگذاري آن و پيشگيري از نقايص آن. اعتبار بايد صادقانه بوسيله موفقيت ساخته شود. ناتواني مدلها بدرستي فهميده شود. شيء گراهاي رايانه‌اي يك كليد اساسي در درك ارتباطات نتايج است. اما از سوي ديگر براي مدلسازها ممكن است مخرب باشد. زيرا يك تصوير جذاب مي تواند گمراه كننده باشد. نتايج اجتناب‌ناپذير شك‌گرايي را تقويت مي‌كند.شخص مي‌بايستي روي مسائل مناسب با ابزارهاي درست كار كند.

منبع:سايت نانو

خلاصه :
صنايع خودرو در دنيا به سمت استفاده از نانوPP (نانوپلي پروپيلن) سوق پيدا کرده است و علت اصلي آن خواص مناسب از جمله سبکي، مقاومت حرارتي و مقاومت ضربه اينگونه مواد است. بنابراين رسيدن به خواص مطلوب ضرورت توجه به آن را بيش از هرچيز ديگر براي ما نمايان مي سازد. در اين راستا همايش كاربرد فناوري نانو در صنعت لاستيك برگزار گرديد كه گزارش حاضر جمع بندي هم انديشي مذكور است. اين جزوه شامل پنج فصل مي باشد. بعد از بيان اهداف هم انديشي به ايده هاي مطرح در زمينه كاربرد فناوري نانو اشاره شده است. در ادامه چالش هاي صنعت لاستيك در مواجهه با فناوري نانو و نتيجه گيري آورده شده است.

با توجه به اندازه گزارش به صورت قابل دريافت مي باشد()

http://www.nano.ir/reports/attach/866.pdf

منبع : سايت نانو

مقدمه

به دلايلي نظير توليد از يك عمق خاص (جلوگيري از توليد آب يا گاز اضافي) و نه از تمام لايه و همچنين پايدارسازي دهانه چاه و جلوگيري از ارتباط لايه ها با يكديگر، مقابل لايه نفت يا گاز يك لوله جداري قرار داده مي شود و سپس مشبك كاري (Perforation) جهت مرتبط ساختن چاه و لاية مربوطه و در يك عمق خاص، انجام مي شود. با مشبك كاري، لولة جداري به همراه سيمان پشت آن و بخشي از لاية مربوطه سوراخ مي­شوند.  سپس نفت يا گاز از طريق سوراخ هاي ايجاد شده به درون چاه راه پيدا مي كند. سوراخ كردن لولة جداري معمولاً امروزه توسط Jet Perforator انجام مي پذيرد كه از دو فلز با جنس هاي متفاوت و مواد منفجره براي توليد نيروي كافي تشكيل شده است.

يك فلز، استحكام كافي براي سوراخ كردن لولة جداري و سيمان را دارد و فلز ديگر باعث ذوب شدن فلز اول مي شود تا سوراخ ايجاد شده درون لايه نفت يا گاز مسدود نشود. نهايتاً با فرآيند اسيدزني، بقاياي فلزات باقي مانده نيز خارج مي شوند.

 

X از فرايند مشبک کاري.

كاربرد نانو تكنولوژي در اين بخش

1- نانومواد

جنس مواد بکار رفته در ابزار مشبک کاري اهميت حياتي در انجام اين فرايند دارد و در اين ميان نانو مواد در اين حيطه پتانسيل خوبي جهت بکار گرفته شدن دارد.

2-مواد نانوساختار

در اين بخش امكان استفاده از يك سري مواد نانوساختار كه پس از عمليات مشبك كاري پس از زمان مشخصي از بين مي روند، استفاده كرد. يعني در اين فرآيند نيازي به فلز دوم براي از بين بردن فلز اول وجود ندارد.

3-نانوپوششها

پيشرفت هاي اخير در زمينه مهندسي سطح با استفاده از پوشش هاي هوشمند و تكنولوژي هاي پوشش دهي كنترل بهتر اصطكاك و سايش را در تماس هاي سطحي ارائه مي دهد. در برخي از پوشش ها به علت جذب سولفورها و فسفرها باعث كاهش ويسكوزيته شده و خواص روانروي بهتري را در سيال موجب مي شوند. جديد ترين تكنولوژي هاي در دست انجام منجر به توليد نانوكامپوزيت ها و نانوپوشش هاي ابرساختار شده است كه به افزايش عمر قطعه پوشش داده شده و كاربردهاي ديگر توليد خواهد پرداخت. گاهي اين پوشش ها طوري طراحي مي شوند كه با موادي كه به عنوان مثال در لوله هاي نفت حركت مي كنند واكنش داده و يك لايه مرزي بسيار سخت و متراكم را تشكيل مي دهند كه هم باعث عدم خوردگي مي شود و هم جلوگيري از اصطكاك مي كند. گاهي پوشش هايي كه خاصيت روغنکاري در حالت جامد دارند باعث بهبود خواص سطحي مي شوند كه باعث لغزش آسان روي سطوح پوشش داده مي گردند.

در سال هاي اخير گونه اي از پوشش هاي نانوساختار كه از فازهاي فلزي و سراميكي تشكيل شده اند، توليد گشته اند. اين پوشش ها معمولاًٌ با روش PVD يا MBE توليد مي شوند. اين پوشش ها به علت نانوساختار بودنشان و هموژنيته يكسان آن در طول پوشش به طور قابل توجهي چندكاره مي باشند.

اين پوشش ها علاوه بر سختي بالا، ضريب اصطكاك پايين را دارا بوده و خواص هدايت الكتريكي يا حرارتي بالايي دارند. سختي آنها در حد 40 تا 60 گيگاپاسكال و ضريب اصطكاك آنها 4/0 – 3/0 در مقايسه با سطح فولاد مي باشد. [1]

برايان بورن و کنث گراهام کوان از شرکت MCDONNELL BOEHNEN HULBERT &   BERGHOFF LLP با ترکيب 90% وزني پودر تنگستن و 10% وزني پودر بايندر (Binder) که بصورت هرمي شکل داده شده است ، موفق به توليد گلوله هايي((Jet perforator شده اند که براي مشبک سازي لوله هاي جداري مناسب هستند . اين مواد ساختار کريستالي دارند که اندازه دانه هايشان بين 25 نانو متر تا 1 ميکرون است. 

منبع :سايت نانو

مقدمه در فرآيند اکتشاف نفت پس از انجام مطالعات زمين‌شناختي سطح ‌الارضي و نمونه‌گيري‌هاي در عمق کم (تا 10 متر) و انجام لرزه نگاري، به حفر چاه اکتشافي در جايي که تصور مي‌شود نفت وجود دارد اقدام مي‌شود. در حفاري اکتشافي ممکن است به نفت دست يافته شود و يا اينکه در تشخيص محل مخزن اشتباهي رخ دهد. با توجه به عدم شناخت کامل از منطقه، در حفاري اکتشافي خطرات بيشتري نهفته است زيرا احتمال هرزروي کامل گل حفاري و متعاقب آن گير کردن ابزارهاي حفاري درون چاه و يا احتمال برخورد با لايه هاي غيرعادي پرفشار که منجر به فوران چاه مي شود، وجود دارد. مته که در پايين‌ترين قسمت رشته حفاري يک چاه در حال حفر قرار دارد، وظيفه خرد کردن سنگ‌ها را بر عهده دارد.

انواعي از مته هاي حفاري.

بيشترين تنش وارده در عمليات حفاري، به مته‌هاي حفاري است. مته‌هاي حفاري، جزء قسمت‌هايي از رشته حفاري هستند که مرتباً در حال فرسايش مي‌باشند و پس از حفر يک متراژ مشخص، کارايي خود را از دست مي‌دهند و بايستي جايگزين شوند. بنابراين مواد جديدي که مته‌ها را در برابر خوردگي فرسايش مقاوم‌تر نمايند در اين بخش بسيار مفيد هستند. کاربرد نانوکامپوزيتها در اين بخش کاربرد اصلي نانوتکنولوژي در مته هاي حفاري به صورت نانوپوشش مي باشد. اين پوشش ها را با توجه به سختي آنها، به دوگروه مجزا تقسيم مي کنند : 1) پوشش هاي سخت که داراي سختي کوچکتر از GPa 40 مي باشند و 2) پوشش هاي ابر سخت که داراي سختي بيشتر از GPa 40 مي باشند. تعداد پوشش هاي سخت در مقايسه با پوشش هاي ابرسخت مانند نيتريد بور (داراي ساختار مکعبي (c– BN)) ، الماس واره هاي بي شکل (DLC)، نيتريدهاي کربن بي شکل ( -CNx ) و الماس هاي پلي کريستال، بسيار زياد است. و اين پوشش هاي ابرسخت از لحاظ ترموديناميکي به شدت ناپايدار هستند. اين ناپايداري گاهاً باعث حل شدن يکي از عناصر ترکيب درون ماده ريز پايه خواهد شد. پوششهاي سخت ابر ساختار پوشش هاي ابرساختار چند لايه ي نانومتري هستند که به طور معمول از دو لايه مختلف ساخته شده اند. ضخامت اين لايه ها در محدوده 5 تا 10 نانومتر است. اين لايه هاي دوتايي مي توانند لايه  هاي فلزي، نيتريدي، يا اکسيدي يا ترکيبي از فلز و ديگر ترکيبات باشند. با توجه به ترکيب شيميايي، پوشش هاي سخت ابرساختار به 5 گروه تقسيم بندي مي گردند: 1) ابرساختار فلزي که سختي پوشش هاي ابرساختار فلزي بسيار کم است. 2) ابر ساختارهاي نيتريدي که سختي اين پوشش ها در محدوده 45 تا 55 گيگا پاسکال مي باشد. 3) ابر ساختارهاي کربيدي که سختي اين پوشش ها در محدوده نيز درمحدوده 45 تا 55 گيگا پاسکال مي باشد. 4) ابر ساختارها اکسيدي 5) ابر ساختارهاي نيتريدي – کربيدي يا ابر ساختارهاي اکسيد/ فلزي. منتهي اين پوشش ها در مقايسه با پوشش هاي نانوکامپوزيتي در راستاي پوشش، تغييرات سختي دارد چرا که نفوذ بين فازي اجزاي لايه هاي مجاور باعث کاهش سختي آن در دماهاي بالا خواهد شد که اين مشکل از طريق توليد پوشش هاي نانوکامپوزيتي برطرف شده است. پوشش هاي نانوکامپوزيتي طبقه بندي پوشش هاي سخت نانوکامپوزيتي با توجه به مراجع به گونه هاي زير تقسيم بندي مي شوند: - نانوکامپوزيت نيتريد فلز در زمينه نيتريدي با ساختار a (nc – MeN/a-Nitride) مثال: (Me = Ti , W, V )   [1و2]  nc – MeN/a - Si3N4 ,  nc – TiN / a - Si3N4  [3] 2- نانوکامپوزيت نيتريد فلز در زمينه نيتريدي با ساختار مکعبي  (nc – MeN / nc – nitride)  مثال:    nc – TiC / nc – BN  [1] 3- نانوکامپوزيت کاربيد فلز در زمينه کربني با ساختار a  (nc- MeC / a - C)   مثال:  nc – TiC / DLC   [4] 4- نانوکامپوزيت نيتريد فلز در زمينه فلزي (nc – MeN / metal)   مثال:   nc – ZrN/Cu  [5] ،  nc- (Ti , A1) N / AIN [6و7]  ،  nc – CrN/Cu [8] 5- نانوکامپوزيت نيتريد فلز يا کاربيد فلز در زمينه بورايدي با ساختار a (nc – MeN  يا MeC / a - boron) مثال: nc – Ti (B, O) / quasi - a - (TiB2, TiB , B2O3) [9]   ، Ti – B – C [10] 6- نانوکامپوزيت کاربيد تنگستن به همراه سولفيد تنگستن در زمينه الماسواره­ها (nc – WC + nc – WS2/DLC)  [11] 7- نانوکامپوزيت کاربيد فلز در زمينه نيتريدي و کربني با ساختار a (nc – MeC / a - C + a - nitride)   مثال:  nc – MoS2/a - C + a - MO2N  [13] [12] در مقالات متعدد راجع به توليد نوعي از نانوکامپوزيتهاي با استفاده از نانولوله هاي کربني شده اند که در نوک مته هاي حفاري کاربرد دارند. [14] در پتنت ها ثبت شده است که پيتر و همکاران در دسامبر 2002 موفق به ساخت لوله هاي نانوکامپوزيتي ويژه اي شده اند. اين لوله ها داراي جداره هاي ضد خوردگي و عايق حرارتي هستند و در مقابل دما و فشار بالا مقاومت خوبي از خود نشان مي دهند. لذا مي توانند جايگزين لوله هاي استيل متداول جهت انتقال نفت وگاز، هم درخشکي و هم زير دريا باشند. همچنين مي توانند جايگزين خوبي براي لوله هاي حفاري نيز باشند. [15] همچنين شرکت هاي BP , Shell روي نانوکامپوزيت ها براي افزايش استقامت ابزارهاي حفاري کار مي کنند. شرکت South West ، نيز درحال توليد پوشش لوله هاي حفاري با استفاده از نانو لوله هاي کربني است. اين نانوکامپوزيتها به توليد انبوه نيز رسيده اند. [16]

---

مقدمه در حين حفاري چاهها ، به منظور پايدارسازي ديواره چاه و جلوگيري از ريزش ديواره ، در فواصل معين ،لوله  هايي(لوله  هاي جداري) درون چاه رانده ميشوند و پشت آنها سيمان مي  شو  د   ولوله  هاي جداري توسط سيمان به جدارة چاه مي چسبند و محكم مي شوند. اين فرآيند به اين صورت انجام مي شود كه ابتدا لوله هاي جداري به يكديگر وصل ميشوند و تا انتهاي چاه رانده مي شوند. سپس سيمان از ته چاه به پشت لوله هاي جداري (فضاي بين لوله هاي جداري و دهانه چاه) پمپ مي شود و تا سطح زمين بالا مي آيد. نهايتاً زمان لازم براي خشك شدن سيمان در نظر گرفته مي شود تا لوله هاي جداري به ديواره چاه متصل شوند. از لحظة تزريق سيمان تا خشك شدن كامل آن، لوله هاي جداري توسط كابل به دكل متصلند. سيمان‌هاي مورد استفاده مي‌بايستي خواص بندش ،پمپ شوندگي، ويسکوزيته و سختي نهايي قابل کنترلي داشته باشند.شكلهاي زير مراحل سيمان كاري را نمايش ميدهند.

شكل 1. شماتيك فرايند سيمان كاري.

كاربرد نانو مواد در سيمان كاري 1-كاربرد نانوذرات در سيمان كاري فرايندهاي بالادستي نفت سيمان مورد استفاده در اين فرآيند بايد خصوصيات ويسکوزيته، استحکام و زمان گيرش مناسبي داشته باشد و با استفاده از نانوافزودني‌ها مي‌توان اين خصوصيات را برآورده ساخت. نانوذرات با اضافه شدن به اين سيمان به خاطر خواص ميان خواص كوانتومي و خواص توده مواد، باعث به وجود آمدن خواص مناسب گردند. يكي از خصوصيات بارز اين ذرات پس ازاضافه شدن هموژنيته يكسان تمام مخلوط مي باشد كه باعث هموژن شدن خواص سيمان ميشود. شركت Nano Product Corp. از نانوذرات سيليكات كلسيم در سيمان استفاده نموده است و سيمان حاصل قابليت كاربري در دماهاي بالا را دارد ؛ لذا مي‌تواند گزينه مناسبي براي چاه‌هاي عميق نفتي و چاه‌هاي ژئوترمال، باشد.[1] 2-كاربرد نانوافزودني ها در سيمان كاري محصول نانوافزودني combiner w كه از سيليكاي آمورف در ساختن آن استفاده شده است ، بواسطة ‌دانه ريز بودن ذرات تشكيل‌دهنده‌اش، خواص ويژه‌اي از لحاظ پايداري، كيفيت و قابليت استفاده شدن، به سيمان چاه‌ها مي‌دهد. [‌‌‍2] همچنين دوغاب سيمان حاصل، كاملاً پايدار مي‌شود و آب اضافي حذف مي‌شود. با توجه به داشتن وزن مخصوص مناسب ، combiner w در دوغاب‌هاي سبك، بسيار عالي عمل مي‌كند. در حفاري آب‌هاي عميق و بسيار عميق كه دماي سطح زمين پائين است، combiner w خواص مطلوبي من جمله تراكم‌پذيري اوليه و زمان‌بند‌ش مناسب به سيمان مي‌دهد.با توجه به اينكه زمان‌بندش سيمان حاصل كاهش مي‌يابد، Weight on Cement كمتر شده و حفاري با سرعت بيشتري ادامه پيدا مي‌كند. [2]

منبع :سايت نانو

  مقدمه

در فرايند حفاري زاويه دار صنايع بالادستي نفت، گم كردن مسير پيش بيني شده براي حفاري، مسئله اي رايج است. يكي از تكنيك هايي كه موجب دقيق­تر شدن اين نوع از حفاري مي­شود، نمودارگيري در حين حفاري است كه به LWD معروف است. LWD، ازلحاظ تئوري، به نمودارگيري عادي شباهت دارد كه جنس لايه­ها، تخلخل و درجه اشباع سيالات را تعيين مي­كند و از لحاظ عملي ابزارهاي به­كارگيري شده، قابليت حضور در محيط پر تنش حفاري را دارند. با تعيين پارامترهاي ذكر شده بويژه جنس لايه­ها، امكان تعيين موقعيت دقيق مته و مقايسه با مسير در نظر گرفته شده، ايجاد شده و نهايتاً اصلاح مسير مي­شود.

.

شکل1. شمايي از فرايند نمودار گيري در حين حفاري

در بخش اندازه گيري در حين حفاري نيز حفاري‌هاي زاويه‌دار، پارامترهايي نظير دما، فشار، عمق و جهت به صورت هم­زمان اندازه‌گيري شده و سپس فرستاده مي‌شوند . پارامترهاي مختلف مانند فشار، دما و جهت رشته حفاري، براي هدايت بهتر حفاري هاي زاويه دار لازم هستند. بدست آوردن دقيق­تر اين پارامتر در شرايط پر تنش حفاري و انتقال آنها به سطح از اهداف اين تكنيك است

شکل2. شمايي از ابزارهايي مربوط به اندازه گيري در حين حفاري که روي ابزار حفاري توربو دريل نصب شده است. نانو سنسورها را مي توان بجاي سيستم فعلي نمودارگيري جايگزين نمود. با توجه به پروسه معرفي شده در اين قسمت نانوسنسورها براي تحليل پرتوها به طور دقيق استفاده مي‌شوند. اين نانوسنسورها علاوه بر اين کارکرد، وظيفه تعيين جنس لايه‌ها و تعيين درجه اشباع سيال را نيز خواهند داشت. يک روش به همراه يک سيستم براي تعيين مشخصات يک سيال توسط موسسه تحقيقاتي Schlumberger – Doll ، توسعه داده شده است. اگر چه اين سيستم براي چاه هاي نفتي مناسب است، اما قابليت توسعه داده شدن به ساير صنايع را دارد. [1]