Новые методы моделирования пространственно-временных корреляций и модульный дизайн неорганических кластеров

• Автор: Тытик, Дмитрий Леонидович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 201 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Самоорганизация вещества в манометровом диапазоне размеров частиц Литературный обзор

ГЛАВА 2. Динамический метод моделирования свойств наночастиц

2.1. Динамические модели движения атомов и молекул

вещества. Молекулярная динамика алгоритм А.Г. Гривцова

2.2. Статистическая обработка динамических данных ГЛАВА 3. Статические методы моделирования свойств наночастиц

3.1. Симплициальномодульный дизайн

3.2. Угловые величины в разбиениях Делоне атомных структур

3.3. Моделирование кооперативного движения атомов в симметричных системах

ГЛАВА 4. Моделирование, изучение строения и свойств неорганических кластеров

4.1. Молекулярные процессы в водном кластере
4.2. Модульный дизайн кластеров из фуллеренов Сбо и кластеров
ОЦК металлов
4.3. Строение и динамика кластеров серебра с магическими
числами атомов
ГЛАВА 5. Взаимосвязь статического и динамического моделирования икосаэдрических кластеров серебра
ГЛАВА 6. Моделирование кооперативного движения атомов в атомном кластере углерода
Заключение
Выводы
Литература


Поэтому актуально решение многочастичной задачи для разыскания конфигурации атомов, отвечающей глобальному минимуму свободной энергии. Следует отмстить, что, начиная х годов, развивались локальные методы исследования организации кристаллических веществ. Здесь, прежде всего, необходимо отметить работы I. Полинга , который на основе квантового метода и знания о конкретных структурах кристаллов сформулировал эмпирические правила Полинга, значительно упростившие кристаллохимический анализ вещества. Введение Н. Наконец, некоторые математические предпосылки для создания единого локального подхода при описании структуры были сформулированы Б. Н. Делоне и его сотрудниками ,,,. Он ввел новое понятие , г системы, которое имеет простой кристаллографический смысл. Был сформулирован и доказан ряд важных теорем, которые указывали пути для поиска единственной локальной конфигурации в кристалле однозначно его характеризующего. В связи с достаточно общей аксиоматикой этого подхода сложно сформулировать конкретные правила для локального анализа кристаллических структур. Например, в качестве оценки размера области, определяющей локальный порядок в твердом теле, получено значение радиус максимальной полости в структуре и есть все основания полагать, что оно может быть понижено . Бульнковым в работах по обобщенной кристаллографии введено новое понятие кристаллический модуль и сформулированы правила его выделения в структуре. Использование модулей в качестве строительных блоков при структурном дизайне позволило решить ряд важных проблем материаловедения, в частности, получить модели самоорганизации апериодических структур ,. Суть метода симплициальномодульиого дизайна апериодических структур состоит в применении модели комплексного двойникования операций двойникования к элементарным блокам и получении из них структур, у которых в одном либо в нескольких измерениях отсутствует трансляционная симметрия. Отметим, что двойникование, физический процесс характерный при образовании твердой фазы. В случае дизайна, например, магических кластеров стратегия сборки предполагает сохранение максимально возможной симметрии и соблюдение принципа эволюционного ряда. Это означает, что каждый предыдущий член ряда кластеров является ядром для последующего члена последовательности магических кластеров. В последние годы методы молекулярного дизайна развиваются в рамках нового научного направления супрамолекулярной химии, которая привлекает методы компьютерной химии и позволяет получить сложноорганизованные структуры с иерархическим строением 9, ,. Таким образом, теоретические методы дизайна позволяют исследовать возможные структурные модели различных химических соединений и формировать направления исследований для синтеза наноматериалов с заданными функциональными свойствами. В частности, важной фундаментальной проблемой нанотехнологии является получение монодисперсных наночастиц с целью формирования на их основе материалов с заданными физикохимическими свойствами. Для этого необходимо изучить механизмы роста наночастиц, причины их ограниченного размера и стабильности. Рассмотрим экспериментальные направления исследований, которые по нашему мнению характеризуют круг проблем актуальных для исследования и дают основные представления о процессах, происходящих в нанометровом диапазоне размеров. П.А. Ребиндер ставил вопрос о существовании размеров частиц около 1 нм, соответствующих переходу от истинных растворов к коллоидным системам. Близкая оценка есть в работах Б. В. Дерягина 4 по исследованию взаимодействия коллоидных частиц нанометрового диапазона размеров. А. Маккей провел анализ объемов ячеек Браве примерно 0 неорганических веществ и установил, что объем ячейки большинства кристаллов, соответствует линейному размеру около 1 им. М.А. Садовский, анализируя данные по дроблению горных пород взрывом, пришел к выводу о существовании преимущественных размеров отдельностей естественная дискретность, образующихся при разрушении горной породы. Причем оказалось, что физикомеханические и физикохимические свойства горной породы не существенно влияют на характер распределения естественной дискретности.