Моделирование синтеза наноструктур и транспортных процессов в них

• Автор: Блинова, Ирина Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Область нанотехнологических исследований.

2. Основные численные методы для многочлстичных систем

3. Квантовомеханическая трактовка многочастичной задачи.

4. Феноменологические потенциалы.

5. Метод молекулярной динамики.

6. Решение уравнений движения

7. Оценка алгоритмов интегрирования

8. Образование кристаллических структур

9. Анализ на фракталах.
. Статистика энергетического спектра.
ГЛАВА II. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ НАНОСВИТКОВ ИЗ СЛОИСТОГО ВЕЩЕСТВА
1. Постановка задачи.
2. Образование первого витка нлносвиткл
3. Динамика скручивания нлносвиткл.
ГЛАВА III. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУР ПОД ДЕЙСТВИЕМ ОСАЖДЕНИИ ЧАСТИЦ. .
1. 0ЛУЧЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ С ЗАДАННОЙ СТРУКТУРОЙ ЗРЕН.
2. Образование почти периодической структуры в двухфазной среде
ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАДАЧИ РАССЕЯНИЯ НА СЛОЖНОМ ГРАФЕ
1. Основные определения
2. Постановка задачи.
3. Анализ коэффициента прохождения и коэффициента отражения салфетки Серпинского
4. Численный анализ
5. Дискретная модель.
6. Связь между дискретной и непрерывной моделями.
7. Статистика распределения резонансов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Подобным структурам соответствует такое состояние вещества, когда в их поведении проявляются и доминируют принципиально новые явления, в числе которых квантовые эффекты, статистические временные вариации свойств и их масштабирование в зависимости от размеров структур, преобладающее влияние поверхности, отсутствие дефектов в объеме монокристаллов, значительная энергонасыщенность, определяющая высокую активность в химических реакциях, процессах сорбции, спекания, горения и т. Эти явления наделяют напоразмерные частицы и структуры уникальными механическими, электрическими, магнитными, оптическими, химическими и другими свойствами, которые открывают дверь в принципиально новую область манипулирования материей с применениями, трудно представимыми в обычной ситуации. Отличие свойств малых частиц от свойств массивного материала известно ученым давно и используется в различных областях техники. Примерами наноразмерных структур могут служить широко применяемые аэрозоли, красящие пигменты, цветные стекла, окрашенные коллоидными частицами металлов. Впечатляющие примеры связаны с биологией, где живая природа демонстрирует нам наноструктуры на уровне клеточного ядра. В этом смысле собственно нанотехнология, как научное направление, не является чем-то новым. Качественная характеристика нанотехнологии заключается в практическом использовании нового уровня знаний о физико-химических свойствах материи. Важной отличительной особенностью наномстрового масштаба является также способность молекул самоорганизовываться в структуры различного функционального назначения, а также порождать структуры, себе подобные (эффект саморепликации). Методами так называемого механосинтеза реализуются новые, не имеющие аналогов, молекулярные соединения [0]. Проведены эксперименты, в которых тысячи и десятки тысяч молекул соединяются в кристаллы, обладающие наперед заданными свойствами, которые не встречаются у природных материалов. Использование перечисленных выше свойств в практических приложениях составляет суть нанотехнологии. Основные численные методы для многочастичных систем. Среди основных численных методов для многочастичных систем можно выделить следующие: квантово теоретические расчеты из первых принципов, молекулярная механика, метод Монте-Карло и метод молекулярной динамики [3]. Поскольку решить уравнение Шредингера для системы многих частиц невозможно (при увеличении числа частиц, необходимое время расчета растет экспоненциально), квантово-теоретический подход состоит в нахождении приближений и возможностей разделения переменных, позволяющих упростить схему вычислений. В отличие от методов расчета из первых принципов, методы молекулярной механики и молекулярной динамики основаны на классической механике. Частицы рассматриваются как материальные точки, взаимодействующие через силовые поля, которые, в свою очередь, определяются потенциалами взаимодействия. Целью молекулярной механики (как и расчетов из первых принципов) является нахождение устойчивых конфигураций для систем многих частиц, т. В то время как в квантово-механических расчетах понятие химических связей отсутствует, методы молекулярной механики используют подход традиционной ор1днической химии, при котором молекулы изображаются как набор шариков и стержней, при этом каждый шарик обозначает атом, а каждый стержень -связь между ними. В зависимости от вида связей выбираются потенциалы взаимодействия, а, следовательно, также энергии и параметры, соответствующие определенным локальным конфигурациям атомов. При таком подходе молекулярная механика трактует потенциальную энергию как сумму слагаемых, описывающих растяжение, изгиб и кручение связей, а также, в случае ван-дер-ваальсового взаимодействия, перекрытие и электростатическое взаимодействие между несвязанными атомами. Однако методы молекулярной механики могут успешно применяться лишь для сравнительно узкого класса молекулярных структур в конфигурациях, не слишком далеких от равновесия. Аналогично обстоит дело с расчетами методом молекулярной динамики. Однако, в отличие от метода Монте-Карло, где новые конфигурации частиц формируются шаг за шагом случайным образом, молекулярная динамика занимается решением ньютоновских уравнений движения.