Простейшая модель многоцентровой адсорбции с учетом различной ориентации молекул в адсорбционном слое

• Автор: Фефелов, Василий Федорович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Модель решеточного газа (МРГ)

1.2 Общие статистические соотношения

1.3 Приближенные методы, используемые при исследовании МРГ

1.4 Фазовые диаграммы хемосорбированных частиц

1.5 Многоцентровая адсорбция

1.6 Возможность различной ориентации молекулы на поверхности

1.7 Общая модель

1.8 Заключение

Глава 2. Модель
2.1 Модель адсорбции димеров
2.2 Анализ основного состояния
2.2.1 Одномерная решетка
2.2.2 Гексагональная решетка
2.2.3 Квадратная решетка
2.2.4 Треугольная решетка
2.3 Заключение
Глава 3. Метод Монте-Карло
3.1 Основные положения
3.2 Алгоритм Метрополией
3.3 «Подводные камни» метода Монте-Карло
3.3.1 Генераторы случайных чисел
3.3.2 Граничные условия
3.3.3 Время релаксации
3.3.4 Эффекты конечности размера системы
3.4 Термодинамические характеристики модели
3.5 Построение фазовых диаграмм

3.6 Погрешности измерений
3.7 Заключение
Глава 4. Результаты и обсуждения
4.1 Одномерная решетка
4.2 Гексагональная решетка
4.3 Квадратная решетка
4.4 Треугольная решетка
Заключение
Благодарности
Список используемой литературы
Введение
В настоящее время мы сталкиваемся с бурным развитием нанотехнологий не только в России, но и в мире. Строятся специализированные инновационные центры, проводятся крупнейшие международные тематические конференции, вкладываются огромные инвестиции - и все это посвящено технологиям, позволяющим работать с объектами в масштабах менее 100 нанометров. Материалы, полученные с использованием таких технологий, будут обладать уникальными свойствами, принципиально отличными от обычных макроскопических объектов с тем же химическим составом. В качестве примеров можно привести создание сверхпрочных нанокомпозитов, молекулярной электроники, фотонных кристаллов, биосенсоров, высокоселективных гетерогенных катализаторов и др. Основной интерес здесь представляют самоорганизующиеся системы, когда под воздействием внешних факторов в ней наблюдается возникновение порядка на молекулярном уровне. В данной работе предполагается исследовать.процессы самоорганизации в-адсорбционных монослоях, так как, в ряде случаев, именно они представляют наибольшую практическую, ценность.
В экспериментальных работах, посвященных изучению самоорганизующихся монослоев {self-assembled monolayers), исследователи имеют дело, как правило, со сложными органическими молекулами (здесь под словом «сложная» подразумевается как геометрическая форма молекулы, так и ее химические свойства, наличие двойных/тройных связей или нескольких функциональных групп). Такие молекулы при адсорбции могут занимать несколько активных центров поверхности, более того, в зависимости от внешних параметров (температура, давление, потенциал и др.) они могут адсорбироваться различным образом по отношению к поверхности.

1. Разработать простейшую решеточную модель многоцентровой адсорбции с учетом различной ориентации молекул в адсорбционном монослое.
2. Разработать и реализовать алгоритмы различных расчетных методов исследования в программных приложениях.
3. С использованием написанных программных приложений исследовать влияние геометрии поверхности на фазовое поведение адсорбционного монослоя для решеток со значением координационных чисел 2, 3, 4 и 6.
В рамках предложенной нами общей модели простейшим представителем, учитывающим одновременно многоцентровость адсорбции и возможность нескольких способов адсорбции на поверхность, является модель адсорбции гомоядерных димеров (класс к — 2, т{ = 1, тг = 2).
В работе в качестве основного метода будет использоваться метод Монте-Карло, в качестве дополнительного метода - метод трансфер-матрицы. Описанию модели адсорбции димеров посвящена вторая глава диссертации, метод Монте-Карло и алгоритм моделирования описаны в третьей главе.
Мы полагаем, что многие качественные закономерности свойственные исследуемой модели адсорбции гомоядерных димеров будут иметь место и для более реалистических моделей, описывающих формирование самоструктурирующихся адсорбционных слоев сложных органических молекул.