近日，東京大學的研究人員團隊開發(fā)了一個軟件程序，能夠?qū)⒖臻g中物理量的分布轉(zhuǎn)換為3D打印數(shù)據(jù)。計算機程序和其能夠產(chǎn)生的3D打印模型可以幫助科學家更好地可視化，并因此理解分子功能和原子中的電子的密度分布之間的關(guān)系。

在東京大學固體物理研究所的技術(shù)專家Jun Yamazaki的領(lǐng)導下，研究團隊通過將其生成的數(shù)據(jù)輸入到噴墨3D打印機來可視化展示并研究。上圖所示的結(jié)果顯示了具有不同顏色的點和線的透明樹脂模型，其表示富勒烯分子中碳原子的電子密度分布。

到目前為止，可視化電子如何在整個原子中傳播的研究仍然相當初步，并且主要依賴于由三維球，即棒型分子模型。然而，使用新軟件，電子密度分布（也稱為電子云）可以轉(zhuǎn)換成復雜的“點狀”數(shù)據(jù)點，其可以使用噴墨3D打印技術(shù)進行3D打印。最終產(chǎn)品由研究人員簡要描述為“透明樹脂中的電子云的視覺表示”。

“使用三維球，我們面臨著無法在超級計算機上計算表達電子密度的問題；但我們用我們當前的技術(shù)解決了這個問題，”Yamazaki說?！斑@是很有趣的想法，在透明樹脂中可視化地描繪不可見的物理量。”

3D打印的分子模型可以幫助科學家更清楚、更詳細地顯示給定分子中電子密度的分布。根據(jù)研究人員稱，新技術(shù)可以導致涉及電子的新的分子功能的發(fā)展。除了能夠生成電子云的可3D打印模型，軟件可以用于創(chuàng)建其他現(xiàn)象的視覺表示，例如云、建筑結(jié)構(gòu)、汽車周圍的氣流、星系等。這種表示的多樣性意味著軟件在許多不同領(lǐng)域有許多潛在的應(yīng)用。

作為研究項目合作者的科學和傳感器網(wǎng)絡(luò)公司X-Ability有限公司的Shinji Nagashiro說：“當我們利用我們創(chuàng)建的程序制作精美的電子云時，我對此有非常深刻的印象。我希望這個軟件將有助于新科學的發(fā)展，通過提高計算機模擬結(jié)果的可視化與從傳統(tǒng)的二維圖像使用3D打印機的三維表示電子密度分布?！?/span>

該研究最近發(fā)表在日本分子模擬學會第三十屆學術(shù)研討會論文集上，題目為“分子模擬結(jié)合使用3D打印機的STL文件生成電子云的發(fā)展?！薄?/span>