Кафедра
Инженерных дисциплин
 
Краснодонский факультет инженерии и менеджмента
Восточноукраинского национального университета
имени Владимира Даля
Ср, 13.12.2017, 03:46
Приветствую Вас Гость | RSS
Меню сайта

Форма входа

Категории раздела
Новости Факультета!!! [141]
Новости нашего региона [484]
Новости науки и техники [1126]
IT- новости [845]
Авто-новости [96]
Сообщения об интересных событиях [413]
Зарубежные новости [203]
Новости материаловедения [71]
Водород [27]
Сведения о влиянии водорода. Водородная энергетика.
Здоровье [125]
Новости образования [48]
Новости университета [43]
Новости Украины [70]
Разное [318]
Триботехника [1]
Компьютерные игры [42]
Программирование [9]
Подготовка к поступлению [162]

Поиск

Главная » 2012 » Январь » 31 » О некоторый возможностях современного квантово-механического ПО
06:23
О некоторый возможностях современного квантово-механического ПО

О некоторый возможностях современного квантово-механического ПО

Известно, что прогресс в вычислительной технике в период последних 5-ти лет позволил выйти квантово-механическому моделированию из суперкомпьютерных центров к «широкому кругу» пользователей путем повсеместного внедрения в университетах и на производстве недорогих, но высокопроизводительных вычислительных кластеров. Квантово-механическое ПО развивается не менее быстрым темпом.

Рассмотрим некоторый возможности современного ПО для проведения квантово-механических расчетов при моделировании наноструктур.

Наиболее качественные результаты моделирования возможны при использовании ПО, реализующего методы теории функционала плотности (ТФП), или ab-initio методы (моделирование «из первых принципов»). Результаты моделирования, приведенные в этой статье получены на условно-бесплатном ПО, использующем ТФП (англ. DFT): AbInit, Siesta, Dacapo, Exciting, Fleur, Elk, FHImd.

Молекулярная динамика наноструктур. Молекулярная динамика – подход, при котором моделируют движение каждого атома в молекулярной системе для того, чтобы наблюдать кинетическое поведение системы и ее свойства в равновесном состоянии при заданных параметрах окружающей среды.

_1.jpg Кристалл меди при Т=0 К

_4.jpg Кристалл меди (распад) при Т=2000 К

_2.jpg Фононный спектр кристалла меди

Прочностные расчеты наноструктур путем построения энергетических зависимостей для последующего определения модуля упругости.

Предлагается добиться упрочнения покрытий из нитрида и карбида титана введением примесей порядка 1–2 % .

_5.jpg Введение атома примеси ниобия (слева) и ванадия (справа) в супер-ячейку массива нитрида титана

_6.jpg Построение энергетической зависимости супер-ячейки объемного нитрида титана от ее размера, для нахождения модуля упругости по методу Бирч-Мурнагана, примесь Nb, модуль упругости B = 793.

Упрочнение примесями переходных металлов показало достаточно высокую эффективность, в особенности танталом Ta (прочность возросла на 29% для TiN и на 42% для TiC) и ниобием Nb (прочность возросла на 28% для TiN и на 41% для TiC).

Определение устойчивых конфигураций интерметаллидов путем построения фазовых диаграмм.

Графическим способом описания фаз, находящихся в состоянии равновесия, является диаграмма состояния.

_7.jpg Фазовые диаграммы для интерметаллида TiAl в 3D и 2D

Получено пространство состояний интерметаллидов семейства TiAl, широко применяемых в качестве упрочняющих покрытий. Выявлены устойчивые состояния конфигураций интерметаллидов на диапазоне температур и концентраций путем расчета и построения фазовых диаграмм и распределений энергии.

Расчет распределения электронной плотности (англ. DOS) и зонной структуры (англ. BAND) вещества.

_10.jpg

Расчет распределения электронной плотности и зонной структуры необходим для исследования электродинамических свойств материалов. Расчеты разрешенных и запрещенных зон, значений электронной плотности на уровне Ферми используются для анализа электронных свойств в основном для полупроводниковых материалов и диэлектриков, изучения явления сверхпроводимости.

Исследование взаимодействий материалов на границе сред.

Прочность сцепления материалов между собой (подложки и покрытия) определяется величиной энергетического барьера перемещения атома покрытия из текущей ячейки, состоящую из атомов подложки, в соседнюю ячейку кристаллической решетки.

_11.jpg Энергетический ландшафт поверхности наноструктуры при диффузии на ней атомов в одном измерении (Х – ось перемещения атомов по поверхности подложки), Q-энергия связи взаимодействий на границе сред, Ediff является барьером для диффузии, a – расстояние между соседними узлами адсорбции

Миграция материала покрытия (титан, в данном исследовании) не является свободной вследствие наличия энергетических барьеров, которые имеются на поверхности подложки с правильной кристаллической решеткой (гексагональной в случае кобальта, в данном исследовании). При диффузии (адсорбции) на границе кристаллов возникает энергетическая неоднородность вследствие периодичности в расположении элементов кристаллической решетки, которая препятствует этим процессам пропорционально энергетическому барьеру, который можно рассчитать, используя методы квантово-механической оптимизации (применяется метод «QuasiNewton»).

_12.jpg

_13.jpg Энергетический барьер (Ediff=0.201 eV) для атома титана на поверхности кобальта

По величине энергетического барьера (Ebarr= 0.201 eV для преодоления расстояния около 3A) следует судить о прочности позиционирования покрытия на подложке. При условии достаточно высокого барьера какая-либо динамика на границе материалов затруднительна, в том числе при внешних механических и температурных воздействиях.

Продолжение следует…


Источник(и):

ФГБОУ ВПО Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет

http://www.nanonewsnet.ru/articles/2012/o-nekotoryi-vozmozhnostyakh-sovremennogo-kvantovo-mekhanicheskogo-po
Категория: Новости науки и техники | Просмотров: 145 | Добавил: Professor | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Мы - Далевцы!

Календарь
«  Январь 2012  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031

Архив записей

Наши партнёры
  • Кафедра гуманитарных и социально-экономических дисциплин
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz

  • Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0

    Copyright MyCorp © 2017