Кооперативные явления при взаимодействии динамических и топологических солитонов с дефектами в различных модельных кристаллических решетках на основе ГЦК структуры

• Автор: Захаров, Павел Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 .Кооперативные явления на атомном уровне в физике конденсированного состояния
1.2. Развитие теории солитонов
1.3. Динамические и топологические солитоны в конденсированных средах
1.4. Роль компьютерного моделирования в физике
конденсированного состояния
1.5. Постановка задачи исследования
ГЛАВА II. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ФИЗИКЕ КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НА АТОМНОМ УРОВНЕ
2.1. Методы компьютерного моделирования на микроуровне
2.2. Описание метода компьютерного моделирования, применяемого
при решении поставленных задач
2.3. Функции межатомного взаимодействия, применяемые при решении поставленных задач
2.4. Компьютерное моделирование и ограничения, накладываемые на компьютерные модели в методе молекулярной динамики
2.5. Основные характеристики моделей, используемых в данной
работе
ГЛАВА III. ДИСКРЕТНЫЕ БРИЗЕРЫ В МОДЕЛЬНОМ УПОРЯДОЧЕННОМ СПЛАВЕ СТЕХИОМЕТРИИ А3В
3.1. Устойчивость колебаний локализованной моды в двумерном упорядоченном сплаве стехиометрии А3В
3.2. Локализованные колебательные моды в двумерном упорядоченном сплаве Р1:3А1
3.3. Особенности дискретных бризеров в трехмерной модельной

ячейке стехиометрии А3В
ГЛАВА IV. ДИНАМИЧЕСКИЕ КРАУДИОНЫ И САМОФОКУСИРОВКА В ДВУМЕРНЫХ И ТРЕХМЕРНЫХ МОДЕЛЬНЫХ ЯЧЕЙКАХ
4.1. Движение краудиона и самофокусировка в двумерном и трехмерном N1
4.2. Взаимодействие динамического краудиона с границей биметалла №-А1
4.3. Фокусирующиеся и краудионные столкновения атомов Си в трехмерной модели упорядоченного сплава СиАи со
сверхструктурой Е1|
ГЛАВА V. ДИСЛОКАЦИИ НЕСООТВЕТСТВИЯ В МОДЕЛЬНЫХ ЯЧЕЙКАХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
5.1. Массоперенос вблизи границы биметалла №-А1 при наличии межузельного атома в 20 и 30 моделях
5.2. Зависимость скорости массопереноса от расстояния между межузельным атомом и дислокацией несоответствия на модельной границе биметалла №-А1 в 20 случае
5.3. Влияние точечных дефектов на подвижность дислокаций несоответствия на границе биметалла Р1-А1
5.4. Изучение посредством двумерной модели возможности возбуждения нелинейных локализованных колебаний на границе биметалла РЕ А1
ГЛАВА 6. УЕДИНЕННЫЕ ПОПЕРЕЧНЫЕ ВОЛНЫ В ДВУМЕРНЫХ МОДЕЛЬНЫХ РЕШЕТКАХ
6.1. Взаимодействия волн солитонного типа с точечными дефектами
6.2. УПВ при прохождении границы биметалла №-А1
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Физика конденсированного состояния -это один из наиболее обширных и развитых разделов физики и смежных наук, имеющих важное междисциплинарное значение. При этом в течение трех последних десятилетий в физике конденсированного состояния наиболее активно изучаются нелинейные системы. Особый интерес среди нелинейных явлений вызывают кооперативные эффекты в твердом теле. Они тесно связаны с явлениями самоорганизации на атомном уровне [1-3].
Одним из наиболее интересных и важных для практического применения объектов нелинейной физики являются волны солитонного типа (уединенные волны) [4-8]. Они являются ярким примером локализации энергии в рассматриваемой системе.
Несмотря на то что солитоны известны науке более 170 лет, во многих областях знания они мало изучены. Так, в последнее время возрастает интерес к дискретным нелинейным системам, в которых возможно существование динамических солитонов. Примером динамического солитона могут служить дискретные бризеры (ДБ) - локализованные в пространстве и периодические по времени высокоамплитудные возбуждения в нелинейных дискретных структурах с трансляционной симметрией [5].
Солитонные волны, как в континуальных, так и в дискретных физических системах, могут переносить энергию, импульс, массу, электрический и топологический заряд, другие физические величины, а также информацию [9].
Уникальным свойством уединенных волн является их живучесть и устойчивость по отношению к возмущениям. Для математической физики солитоны представляют огромный интерес как точные решения некоторых нелинейных уравнений, среди которых особое положение занимают полностью интегрируемые уравнения, такие как уравнение синус-Гордона (СГ), Кортевега-де-Фриза (КдФ) или нелинейное уравнение Шредингера (НУШ) [9].

физические и физико-механические свойства материала на мезо- и макроскопическом уровнях. Для каждого рода таких исследований используется определенный математический аппарат и соответствующие методы компьютерного моделирования [66].
С применением методов компьютерного моделирования мы получаем возможность изучать сложные системы, не исследуемые аналитически, их внутреннее поведение. Действительно, сложность систем может быть такой, что они находятся далеко за пределами применимости существующих аналитических методов. Благодаря возможности изучения сложных систем компьютерный эксперимент является «эталоном», с которым могут сравниваться различные приближенные модели.
С другой стороны, компьютерный эксперимент допускает также сравнение с реальным экспериментом и, следовательно, проверку валидности модели. У компьютерного эксперимента есть и другие достоинства. Он может заполнить разрыв между теорией и реальным экспериментом. Некоторые величины или зависимости невозможно или трудно измерить в реальном эксперименте. В компьютерном же эксперименте они могут быть вычислены [66].
1.5. Постановка задачи исследования
Основной задачей настоящей работы является изучение методом молекулярной динамики посредством компьютерного моделирования кооперативных явлений при взаимодействии динамических и топологических солитонов с дефектами в различных кристаллических соединениях с ГЦК структурой. Исследования проводились на дву- и трехмерных моделях. Использование трехмерных моделей является предпочтительней в связи с их большей реалистичностью. Но имеются и вполне объективные трудности, связанные с визуализацией структуры и скоростью счета в трехмерных моделях. Поэтому в ряде исследований используются двумерные модели.