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3D 네트워크에서 난보(random walk)를 하는, 선형 중합체(linear polymer)에 비유해서, 연구자들이 5D 네트워크에서 난보에 의해서 성형 중합체(star polymers)가 풀어지는 것을 보였다. 플라스틱 가방에서 초경량 비행기 날개까지, 중합체는 어디에나 있다. 이 분자들은 많은 역할을 하는 화학적으로 연결된 원자들의 긴 사슬이다. 연구자들이 얼기설기 얽힌 중합체를 위해서 필요한 수십억 단계를 정확히 포착하기 위해서 독특한 컴퓨터 알고리즘을 이용했다. 그것은 GPU(Graphical Processing Unit)에서 수행되고 종종 간과되는 기능인 texture mapping을 이용했다. 원래 이 기능은 비디오 게임을 위해서 개발되었지만, 여기서 그것은 작은 중합체 방울 안에서 분자간 힘을 계산하기 위해서 고쳐 사용되었다. 유선형 물리 모형을 이용해서, 이 시뮬레이션은 전통적인 코드보다 수백 배 더 빠르다. 그것은 과학 컴퓨팅에서 다룰 수 있는 시간 범위의 새 지평을 열어준다. 더 나아가 이것은 거의 30,000개의 GPU를 갖춘 미국 Oak Ridge 국립연구소에 최근에 개방된 Summit과 같은 최신 세대의 수퍼컴퓨터를 위한 한계를 넓혀줄 수 있다. 더 높은 차원의 얽힘(entanglement)의 영향은 중성자 회전-반향(neutron spin-echo)이라고 불리는 장치를 이용해서, 실제로 관찰할 수 있다. 이 기계는 중성자라고 불리는 아원자 입자를 쏘고 그것들이 중합체 표본에서 튕겨나오거나 흩어질 때 핵의 회전의 반향을 듣는다. 한 가지 예는 프랑스의 Institut Laue-Langevin에 있는 IN15 beamline인데, 이곳에서 선형 중합체의 얽힘이 처음으로 발견되었다. 성형 중합체들에 대한 시뮬레이션 예측의 실험적 증거가 곧 나올지도 모른다. 고성능 컴퓨팅과 중성자 산란의 조합은 삶의 질을 향상시키고 환경을 존중하는 새로운 물질들을 위한 발견의 강력한 도구이다. |
