Имитационное моделирование процессов самоорганизации в адсорбционном монослое сложных органических молекул на поверхности твердого тела

• Автор: Горбунов, Виталий Алексеевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 178 с. : ил.

В работах аналитическим путем были получены изотермы многоцентровой адсорбции в случае двухцентровых, квадратных и шестиугольных адсорбционных комплексов. Современные работы, посвященные многоцентровой адсорбции, по существу являются развитием, а иногда и повторением работ М. И. Темкина и Ю. С. Снаговского. Разработка статистической теории адсорбции таких молекул является весьма сложной задачей, поскольку при описании подобных систем возникает ряд трудностей. А именно 1 отсутствует статистическая эквивалентность между адсорбированными частицами и вакансиями на поверхности 2 любая занятая вакансия указывает на то, что, по крайней мере, одна из соседних вакансий гоже занята 3 нельзя точно определить произойдт ли вообще адсорбция на данной изолированной вакансии. Зачастую приходится использовать различные приближения наиболее распространенные из них будут рассмотрены в Главе 2. В работах ,, аналитическим путем получены довольно точные приближения для описания адсорбции жестких и гибких меров. Здесь стоит отметить работу , в рамках которой была предложена новая теория описания многоцентровой адсорбции, принципиально отличающаяся от других тем, что кроме размера молекул она учитывает также их форму и геометрию поверхности. То есть, может описывать адсорбцию как жстких, так и гибких молекул. Подводя итог, можно сказать, что на сегодняшний день, с помощью современных методов статистической физики с помощью методов компьютерного моделирования, таких как метод трансферматрицы и метод МонтеКарло, довольно глубоко исследовано фазовое поведение адсорбционного монослоя симметричных и несимметричных димеров и меров определены структуры образующихся упорядоченных фаз, их критические температуры, построены фазовые диаграммы . С другой стороны, несмотря на вышеизложенные факты, практически отсутствуют работы посвященные выявлению общих статистических закономерностей формирования и поведения самоорганизующихся молекулярных монослоев сложных органических молекул на границе раздела фаз, в которых, кроме многоцентровой адсорбции, учитывается и, характерный для таких систем, сложный характер взаимодействий субстратадсорбат и адсорбатадсорбат. Разработка имитационных моделей самоорганизующихся монослоев сложных органических молекул на поверхности твердого тела, которые учитывают возможность различной ориентации молекул по отношению к поверхности твердого тела и направленный характер межмолекулярных взаимодействий. Выявление качественных особенностей в формировании и поведении самоорганизующихся монослоев сложных органических молекул на поверхности твердого тела. Предлагаемая работа имеет следующую структуру В Главе 2 коротко рассмотрены наиболее распространенные методы исследования модели решеточного газа. Глава 3 посвящена подробному рассмотрению метода МонтеКарло как инструмента для моделирования молекулярных слоев на границе раздела фаз. Главы 4,5,6 посвящены исследованию влияния взаимодействий субстратадсорбат на структуру адсорбционного слоя сложных органических молекул. В рамках Главы 4, построена и исследована простейшая модель самоорганизующегося монослоя сложных органических молекул с различной ориентацией по отношению к границе раздела фаз простейшая модель органических СОМ. Материалы главы 4 были опубликованы в i ii 2 и в Омском научном вестнике 3,. Глава 5 посвящена исследованию модели органических СОМ в случае структурно неоднородной ступенчатой поверхности субстрата и была опубликована в i i 2. В Главе 6 приведен пример исследования реального адсорбционного слоя с помощью обобщенной модели органических СОМ. В рамках этой главы, построена и исследована модель адсорбционного монослоя, состоящего из ненасыщенных циклических углеводородов, на поверхности кремния 1. Материалы Главы 6 опубликованы в Журнале Физической Химии 6 и Омском научном вестнике 7. Глава 7 посвящена моделированию направленных межмолекулярных взаимодействий в адсорбционном монослое сложных органических молекул. В Главе 8 сделаны общие выводы по проделанной работе и обозначено направление дальнейших исследований.