Квантово-механическое и атомистическое моделирование оптических, сверхпроводящих и прочностных свойств конденсированных сред

• Автор: Бажиров, Тимур Тынлыбекович
• Шифр специальности: 01.04.05, 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Содержание
Введение

Актуальность темы .

Цель работы и задачи исследования

Методы исследования

Научная новизна

Структура работы.

1 Теоретические основы работы и используемые

вычислительные методы

1.1 Теория функционала плотности

1.1.1 Основы ТФП

1.2 Многочастичная теория возмущений в приближении СУ . .
1.2.1 Основы многочастичной теории возмущений функции Грина
1.2.2 Основы много частичной теории возмущений уравнение Дайсона
1.2.3 Метод расчета приближение вУ
1.3 Элсктронфононное взаимодействие и сверхпроводимость . .
1.3.1 Элсктронфононное взаимодействие как медиатор сверхпроводящего спаривания
1.3.2 Теоретические основы расчета электронфононного взаимодействия .
1.3.3 Методология расчета.
1.4 Атомистическая модель
2 Оптические свойства кристаллов полупроводников
2.1 Введение.
2.2 Результаты расчетов
2.3 Краткое обсуждение реализованного подхода
3 Сверхпроводящие свойства кристаллического лития
3.1 Введение
3.2 Литий при высоких давлениях
3.2.1 Результаты
3.2.2 Обсуждение .
3.3 Литий при малых давлениях
3.3.1 Результаты
3.3.2 Обсуждение
4 Сверхпроводящие свойства селенида железа
4.1 Введение.
4.2 Селенид железа.
4.2.1 Результаты
4.2.2 Обсуждение
5 Прочностные свойства жидких расплавов
5.1 Граница устойчивости метастабильной жидкой фазы
5.2 Частота кавитации
5.3 Обсуждение.
Основные результаты работы и выводы
Список публикаций по теме диссертации
Список цитируемой литературы


Именно поэтому точные расчеты ширины запрещенной зоны и ее характера (прямая или непрямая) позволяют более полно характеризовать степень применимости образца, для конкретных оптических приложений, среди которых можно назвать такие широко востребованные области как солнечная энергетика и светодиодная техника. Электрон-фононнос взаимодействие играет определяющую роль при возникновении сверхпроводящего состояния во многих материалах, а также его учет важен для правильного описания оптических переходов в кристаллах. Для новых материалов, например для новых высокотемпературных сверхпроводников на основе железа, природа механизма сверхпроводимости остается до сих пор под вопросом и не вполне ясна роль электрон-фонониого спаривания. Исследование данного вопроса может позволить регулировать многие свойства новых материалов и. В качестве примера приложений можно назвать сверхпроводящие магнитные устройства, применяемые в медицине (ядерио-магнитно-резонанеиые томографы), устройства передачи электрического тока на основе сверхпроводников. Литий был выбран в качестве объекта исследования поскольку механизм возникновения сзерхнроводи. Один из простейших металлов, который при нормальных условиях можно описать в рамках модели почти свободных электронов, при высоких давлениях имеет фазовую диаграмму со множеством взаимных превращений, является сверхпроводником с температурой перехода около К. ГПа становится полупроводником. Логично ожидать, что электрон-фоноиное взаимодействие, естественная характеристика многочастичных эффектов в твердых телах, должно оказывать значительный эффект и в значительной степени определять вышеописанное поведение. Сслсиид железа представляет интерес как самый простейший в плане кристаллической структуры представитель открытого в году семейства сверхпроводников на основе пниктидов и халькогенидов железа. Исследование электронной структуры и в частности величины элсктрон-фононного взаимодействия с учетом эффектов антиферромагнетизма, явно присутствующих для данных соединений, является актуальной задачей, которая позволяет прояснить природу возникновения сверхпроводимости и, возможно, предсказать пути нахождения новых подобных материалов. Методы атомистического моделирования являются хорошим дополнением к расчетам из первых принципов и позволяют рассмотреть масштабы, на которых применимость последних ограничена вычислительными мощностями. Атомистическое моделирование обладает достаточной точностью для предсказания многих механических и прочностных свойств веществ в различных конфигурациях. В работе приведен рассказ о рассмотрении процесса кавитации или образования разрывов в мстастабильной растянутой жидкости. Данный вопрос представляет интерес как с чисто фундаментальной точки зрения, так и для рассмотрения поведения жидко-металлических растворов теплоносителей в ударно-волновых термоядерных реакторах будущего. Целью диссертационной работы является разработка новых и модификация имеющихся теоретических подходов и вычислительных алгоритмов исследования электронной структуры в применении к оптическим свойствам зонной структуры полупроводников, сверхпроводящим свойствам кристаллов и прочностным свойствам жидкостей. Разработать вычислительные методы и теоретические модели описания жндкомсталличсских растворов и оценить их механические характеристики: прочность на разрыв и частоту кавитации. Для решения поставленных задач использовались методы квантовомеханических расчетов из первых принципов (аЬ шШо) на основе модели модели псевдопотенциала: теория фунциоиала плотности в приближении локальной плотности и обобщенных градиентов, многочастичная теория возмущений в приближении 0№ Также были использованы аналитические теории: теория линейного отклика, теория сверхпроводимости в формулировке Мигдала-Элиашберга и теория электрон-фонного взаимодействия. Для атомистического моделирования используется метод молекулярной динамики с межатомными потенциалами в модели "погруженного атома". Результаты сравниваются с предсказаниями теории фазовых переходов Зельдовича. Дополнительно предложен метод, основанный на уравнении Колмогорова-Аврами.