Математическое моделирование динамики молекулярных кристаллов

• Автор: Позднякова, Татьяна Андреевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 КРИСТАЛЛЫ С МОЛЕКУЛЯРНЫМИ ГРУППАМИ

1.1. Природа мсжмолекулярных сил и сс проявление

в макроскопических свойствах кристаллов

1.2. Анализ существующих моделей для описания взаимодействий

в кристаллах с молекулярными группами

1.3. Обоснование выбора объекта исследования и методики расчета.

Глава 2 МОДЕЛЬ МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОТЕНЦИАЛА

ДЛЯ КРИСТАЛЛОВ С УСТОЙЧИВОЙ СТРУКТУРОЙ.

2.1. Энергия решетки молекулярных кристаллов

2.2. Атоматомные потенциалы
2.3. Мультипольный потенциал
2.4. Трехчастичный потенциал
2.5. Фотонфононные взаимодействия в молекулярных кристаллах
Глава 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕШЕТОЧНОЙ ДИНАМИКИ НЕСОРАЗМЕРНОГО СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКА ТИОКАРБАМИДА
3.1. Теоретикогрупповой анализ парафазы тиокарбамида.
3.2. Симметрийные аспекты динамики решетки парафазы тиокарбамида
3.3. Теоретикогрупповой анализ сегнетофазы тиокарбамида
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Личный вклад автора состоит в участии в постановке задач, разработке модели, алгоритмов и программ, проведении численных расчетов и анализе результатов. Апробация результатов диссертации. Ужгород, ), VII Международной конференции по сегнетоэлектричеству (ФРГ, ), 7-м Европейском симпозиуме по сегнетоэлектричеству (Франция, ), Межрегиональной научно-практической конференции «Роль науки и образования в развитии промышленности» (Красноярск, ). Публикации. По теме диссертации опубликовано научные работы, из которых: 7 статей в периодических изданиях по списку ВАК, 4 статьи в сборниках научных трудов, 4 препринта, 5 работ в трудах всероссийских и 2 - в трудах международных конференций. Общая характеристика диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Ее основной текст содержит 5 страниц машинописного текста, включает таблицу и 7 рисунков, список использованных источников из 4 наименований. Более лет назад, в связи с развитием вычислительной техники, появилось новое направление - молекулярная динамика. Суть метода состоит в исследовании поведения конечного ансамбля атомов, используя методы численного интегрирования уравнений движения каждого атома ансамбля. Практически метод используется для теоретического исследования свойств кристаллов, жидкостей и сложных молекул. При использовании метода молекулярной динамики основная проблема, кроме технической, состоит в адекватном теоретическом описании энергии взаимодействия между атомами ансамбля, к сожалению, решение этой проблемы сводится к квантовомеханической задаче многих тел, точное решение которой в настоящее время не найдено, в результате все современные методы расчета энергии межатомного взаимодействия являются приближенными и определяются, как правило, через параметрические функции. В последнее время метод молекулярной динамики используется для анализа нового класса задач, возникающих в наномеханических устройствах [1]. Характерный пространственный размер этих устройств - нанометр - соответствует размеру молекулы. Нанотехнология - это технология работы с молекулами. Прогнозируется, что ее развитие ведет к революционным успехам в медицине, электронике, энергетике и других областях человеческой деятельности. Кристаллы, состоящие из молекул, выделяющихся своей пространственной обособленностью и сильными внутримолекулярными связями, составляют наиболее обширный класс углеводородных соединений. А. Расстояния между атомами углерода, принадлежащими одной молекуле составляет 1,-1,5 А и превышает 3,3 А для атомов углерода соседних молекул. Пространственная обособленность означает, что энергия внутримолекулярных связей атомов существенно больше энергии межмолекулярных взаимодействий. Приведенные цифры дают общее представление о различии между наименьшими внутримолекулярными и наименьшими межмолекулярными расстояниями: они различаются в два-три раза. В семействе молекулярных кристаллов можно выделить обширную группу кристаллов, между молекулами которых существует так называемая водородная связь. Такие связи возникают в том случае, когда молекула содержит гидроксильные (ОН) или аминные (МН2) группы. Если одна из таких групп приближается к другой аналогичной группе, к атому кислорода или к атому азота, то образуется водородная связь. Геометрический признак этой связи следующий: протон попадает примерно на прямую линию, соединяющую два близких атома кислорода или азота и кислорода. Обычно протон сохраняет расстояние до «своего» атома, которое он имел в свободной молекуле, а расстояние до «чужого» атома оказывается сокращенным до 1,6—1,8 А. Однако благодаря достаточно строгой направленности водородной связи выделение молекулы как тесно связанной группы атомов, совершенно однозначно. Что же касается неорганических веществ, то и они имеют представителей среди молекулярных кристаллов. Сюда относятся вещества, в молекулярный состав которых входят атомы азота и фосфора, серы и фосфора. Карбонилы металлов, кристаллы азота и кислорода также являются молекулярными кристаллами. Физические свойства молекулярных кристаллов определяются не только их атомарным составом, но и взаимным расположением молекул.