Численные методы моделирования свойств нанокристаллов. Нагорнов Ю.С. - 65 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГУ | Тольятти

Составители: 

Рубрика: 

65
ГЛАВА 3. МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКИЙ ИНЖИНИРИНГ
НАНОКРИСТАЛЛОВ ДИОКСИДА УРАНА
3.1. Идея метода молекулярно-динамического инжиниринга
В настоящее время метод молекулярной динамики (МД) широко
применяется для моделирования термодинамических свойств и
неравновесных процессов. К сожалению, классический метод МД обладает
рядом существенных ограничений. К ним относится невозможность учета
изменений в электронной подсистеме кристалла и, соответственно, их
влияние на теплоперенос и энергию связи атомов. Кроме этого метод
использует уравнения механики Ньютона и противоречит квантовому
характеру взаимодействия атомов, который основывается на
вероятностном подходе. Методы ab initio, в том числе и метод квантовой
молекулярной динамики, лишены указанных недостатков, однако
применимы только при нулевых температурах и требуют значительных
вычислительных мощностей.
В методе МД форма и вид потенциала межатомного взаимодействия
постулируются, а затем не зависимо от целей расчета параметры
потенциала не меняются. Однако последние работы [1,2], посвященные
анализу силы взаимодействия атомов при рассмотрении эффекта
Казимира-Полдера и возбуждении электронной подсистемы кристалла при
облучении, указывают на зависимость межатомного потенциала от
температуры и плотности электронных состояний. При рассмотрении
эффекта Казимира в рамках четвёртого порядка теории возмущения авторы
статьи [1] проводят усреднение энергии взаимодействия по состояниям
поля с весовыми коэффициентами, зависящими от температуры. В
результате получается линейная температурная зависимость потенциала
межатомного взаимодействия.
В работе [2] используется метод МД, основанный на потенциале
Финниса-Синклера и модели погруженного атома. При этом для
параметризации потенциала в рамках теории функционала электронной
плотности ее значение вычисляется в виде разложения:
(
)
å
=
i
ii
rfr
2
2)(
yr
, (1)
где f
i
представляют собой числа заполнения состояния i, подчиняющиеся
статистике Ферми-Дирака, а
(
)
r
i
y
- волновую функцию электрона в
состоянии i. Таким образом, электронная плотность, применяемая в
полуэмпирическом потенциале Финниса-Синклера, зависит от
температуры и приводит к появлению экспоненциальной зависимости сил
межатомного взаимодействия от температуры электронной подсистемы.
Необходимо отметить, что МД расчета с применением температурно-
зависимого потенциала сделано не было, авторы работы [2] ограничились
только процедурой параметризации, что не позволяет оценить

Страницы