eng
Выпуск #1/2009
Л.Раткин.
Многомасштабное моделирование процессов и структур в нанотехнологиях
Многомасштабное моделирование процессов и структур в нанотехнологиях
Просмотры: 2504
В 2008 году под патронажем Минобрнауки РФ, РНЦ "Курчатовский институт" и МИФИ была проведена первая всероссийская конференция "Многомасштабное моделирование процессов и структур в нанотехнологиях".
Открывая пленарное заседание, директор Центра фотохимии РАН акад. М. Алфимов отметил, что формирование полноценных систем быстрого прототипирования новых наносистем и наноматериалов, прогнозирование поведения реальных систем и описание с использованием квантовой механики, термодинамики и силовых полей на молекулярном и атомарном уровне характеристик материалов являются основными задачами многомасштабного моделирования, позволяющего, в отличие от других подходов, изучить влияние на макроуровневые явления эффектов, происходящих на мезо-, микро- и наноуровнях.
Шахматному мезоэффекту интерфейса и многомасштабному моделированию наноструктурных гетерофазных покрытий был посвящен доклад акад. В. Панина в соавторстве с рядом сотрудников Института физики прочности и материаловедения СО РАН.
В докладе С.Лурье, Д.Волкова-Боголюбского (Институт прикладной механики РАН) и Б.Литвинова, М.Токсамбаева (Национальный институт авиационных технологий) были представлены данные об эффективных механических характеристиках наполненных композитов с микро- и нановключениями, полученные на основе теории межфазного слоя с использованием численного и экспериментального моделирования.
Примером сотрудничества России и ЕС явилось проведенное И.Мелиховым, Е.Симоновым (МГУ им. М.В.Ломоносова) и А.Ведерниковым (Центр исследования микрогравитации, Свободный университет Брюсселя, Бельгия) исследование математической модели движения коллектива реагирующих с газом нанокристаллов.
Н.А.Киселев чл.-кор. РАН (Институт кристаллографии им. А.В.Шубникова РАН) представил работу международного научного коллектива с участием сотрудников факультета наук о материалах МГУ им. М.В.Ломоносова, Института проблем химической физики РАН, Отделения материаловедения Оксфордского Университета и фирмы "FEI Company" (Голландия, г.Эйндховен) по моделированию атомной структуры одномерных кристаллов, выращенных во внутреннем канале (ВК) одностенных углеродных нанотрубок (ОСНТ) диаметром 1,2–1,6 нм.
Сотрудник питсбургского научно-исследовательского центра "Seagate Technology" (США) О.Мрясов сообщил, что в ходе многомасштабного моделирования нанофазных материалов и наноустройств для хранения информации была разработана и экспериментально протестирована по температурной зависимости магнитных свойств FePt микроскопическая модель магнитных взаимодействий для 3d-5d(4d) сплавов.
Проведенное в санкт-петербургском Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе А.Самусевым, М.Рыбиным и М.Лимоновым аналитическое моделирование селективного переключения стоп-зон в многокомпонентных 2D фотонных кристаллах свидетельствует о совпадении результатов в случае малого контраста диэлектрической проницаемости.
В.Елесин, Н.Дегтяренко и К.Пажитных (МИФИ), моделируя на компьютере конфигурации и свойства энергонасыщенных азотных кластеров, их ансамблей и полимерных форм, рассчитали свойства полимерной немолекулярной фазы азота, имеющей периодическую Гош структуру.
Для квантово-механических исследований упругих свойств наночастиц и процессов их агломерации, выполненных В.Заводинским в Институте материаловедения ХНЦ ДвО РАН и Тихоокеанском государственном университете, использовался спин-поляризованный вариант метода-функционала электронной плотности с вычислением псевдопотенциалов.
Н.Зейн (РНЦ "Курчатовский институт") в исследованиях показал, что изучение влияния эффектов многоэлектронных корреляций на электронную структуру нанотрубок и нанопроволок с помощью метода функций Грина в синтетическом приближении способствовало значительному повышению качества расчетов по сравнению со стандартным методом функционала плотности.
Для определения оптимальных условий возбуждения вторичного свечения одиночной полупроводниковой квантовой точки в ближнем поле металлического зонда И.Рухленко, А.Федоровым и А.Барановым (Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики) экспериментально изучены зависимости межзонного матричного элемента и интенсивности люминесценции квантовой точки от ее размера и расстояния до острия зонда.
Построение теоретических моделей по данным электронной дифракции на основе моделирования их электростатического потенциала, проведенное А.Авиловым (Институт кристаллографии им. А.В.Шубникова РАН), позволило убедиться в эффективности применения электронографии для расчета физических и химических свойств кристаллов.
Применение С.Кучановым (МГУ им. М.В.Ломоносова) теории фазовых переходов Ландау для описания пространственных наноструктур с периодами в 102–103 нанометра в гетерополимерных жидкостях способствовало построению фазовых диаграмм и установлению связей между морфологией жидкостей и химическим составом макромолекул.
Возможность компьютерного построения поверхности скорости зародышеформирования для нанотехнологических приложений, исследованная М.Анисимовым (Институт химической кинетики и горения СО РАН), является основой теоретического описания кинетики генерации наночастиц.
Моделирование фрактальных поверхностей как фактора влияния на синтез наноразмерных пленок, проведенное Г.Лукьяновым (Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики) и В.Марголиным (Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет), выявило влияние устройств с самоаффинным рельефом на распределение энергии электрического поля под колпаком установок магнетронного напыления, приводящее к формированию на подложках металлических пленок с фрактальной структурой поверхности с нелинейной зависимостью электропроводности от температуры.
Особенности моделирования углеродных наноматериалов на примере фуллеренов, углеродных нанотрубок и графенов были представлены в докладе Е.Шека (Российский университет дружбы народов).
Основные принципы эталонной порометрии для изучения структур в максимально широком диапазоне размеров пор (от 1 до 3×105 нм) и методы многомасштабного моделирования влияния структуры на процессы в нанопористых катализаторах, электродах и мембранах электрохимических генераторов и накопителей энергии рассмотрены Ю.Вольфковичем (Институт физической химии и электрохимии им. А.Н.Фрумкина РАН).
Моделирование испарения капли капиллярного размера с образованием двумерных мембран из наночастиц при испарении коллоидного раствора проводилось Л.Барашом и Л.Щуром (Институт теоретической физики им. Л.Д.Ландау РАН) с использованием метода рентгеновского рассеяния на малые углы при формировании мембран у поверхности жидкость-воздух.
На основе оригинального алгоритма планирования событий на реальной шкале времени для моделирования методом Монте-Карло кинетики роста наноструктур, испарения и отжига тонких слоев на твердых подложках А.Зверевым, Н.Шварцом и З.Яновицкой (Институт физики полупроводников СО РАН) разработан программный пакет SilSim3D, позволяющий за сопоставимые с экспериментом промежутки времени имитировать широкий спектр нанотехнологических процессов в многокомпонентных физико-химических системах с числом частиц более 107.
Прочность и трещиностойкость упрочненных наноструктурами композитов – тема исследования М.Перельмутера (Институт проблем механики РАН).
В докладе А.Воронцова и А.Мирзоева (Южно-Уральский госуниверситет, Челябинск) и А.Коренченко и Б.Гельчинского (Институт металлургии УрО РАН, Екатеринбург) были представлены результаты компьютерного моделирования образования металлических наночастиц в процессах "испарение-конденсация". Показано, что многомасштабное моделирование – не только моделирование в разных масштабах (от атомного до макроуровня), но и многоуровневое – результаты одного уровня масштабирования служат данными для последующего уровня.
Л.Раткин. rathkeen@bk.ru
Открывая пленарное заседание, директор Центра фотохимии РАН акад. М. Алфимов отметил, что формирование полноценных систем быстрого прототипирования новых наносистем и наноматериалов, прогнозирование поведения реальных систем и описание с использованием квантовой механики, термодинамики и силовых полей на молекулярном и атомарном уровне характеристик материалов являются основными задачами многомасштабного моделирования, позволяющего, в отличие от других подходов, изучить влияние на макроуровневые явления эффектов, происходящих на мезо-, микро- и наноуровнях.
Шахматному мезоэффекту интерфейса и многомасштабному моделированию наноструктурных гетерофазных покрытий был посвящен доклад акад. В. Панина в соавторстве с рядом сотрудников Института физики прочности и материаловедения СО РАН.
В докладе С.Лурье, Д.Волкова-Боголюбского (Институт прикладной механики РАН) и Б.Литвинова, М.Токсамбаева (Национальный институт авиационных технологий) были представлены данные об эффективных механических характеристиках наполненных композитов с микро- и нановключениями, полученные на основе теории межфазного слоя с использованием численного и экспериментального моделирования.
Примером сотрудничества России и ЕС явилось проведенное И.Мелиховым, Е.Симоновым (МГУ им. М.В.Ломоносова) и А.Ведерниковым (Центр исследования микрогравитации, Свободный университет Брюсселя, Бельгия) исследование математической модели движения коллектива реагирующих с газом нанокристаллов.
Н.А.Киселев чл.-кор. РАН (Институт кристаллографии им. А.В.Шубникова РАН) представил работу международного научного коллектива с участием сотрудников факультета наук о материалах МГУ им. М.В.Ломоносова, Института проблем химической физики РАН, Отделения материаловедения Оксфордского Университета и фирмы "FEI Company" (Голландия, г.Эйндховен) по моделированию атомной структуры одномерных кристаллов, выращенных во внутреннем канале (ВК) одностенных углеродных нанотрубок (ОСНТ) диаметром 1,2–1,6 нм.
Сотрудник питсбургского научно-исследовательского центра "Seagate Technology" (США) О.Мрясов сообщил, что в ходе многомасштабного моделирования нанофазных материалов и наноустройств для хранения информации была разработана и экспериментально протестирована по температурной зависимости магнитных свойств FePt микроскопическая модель магнитных взаимодействий для 3d-5d(4d) сплавов.
Проведенное в санкт-петербургском Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе А.Самусевым, М.Рыбиным и М.Лимоновым аналитическое моделирование селективного переключения стоп-зон в многокомпонентных 2D фотонных кристаллах свидетельствует о совпадении результатов в случае малого контраста диэлектрической проницаемости.
В.Елесин, Н.Дегтяренко и К.Пажитных (МИФИ), моделируя на компьютере конфигурации и свойства энергонасыщенных азотных кластеров, их ансамблей и полимерных форм, рассчитали свойства полимерной немолекулярной фазы азота, имеющей периодическую Гош структуру.
Для квантово-механических исследований упругих свойств наночастиц и процессов их агломерации, выполненных В.Заводинским в Институте материаловедения ХНЦ ДвО РАН и Тихоокеанском государственном университете, использовался спин-поляризованный вариант метода-функционала электронной плотности с вычислением псевдопотенциалов.
Н.Зейн (РНЦ "Курчатовский институт") в исследованиях показал, что изучение влияния эффектов многоэлектронных корреляций на электронную структуру нанотрубок и нанопроволок с помощью метода функций Грина в синтетическом приближении способствовало значительному повышению качества расчетов по сравнению со стандартным методом функционала плотности.
Для определения оптимальных условий возбуждения вторичного свечения одиночной полупроводниковой квантовой точки в ближнем поле металлического зонда И.Рухленко, А.Федоровым и А.Барановым (Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики) экспериментально изучены зависимости межзонного матричного элемента и интенсивности люминесценции квантовой точки от ее размера и расстояния до острия зонда.
Построение теоретических моделей по данным электронной дифракции на основе моделирования их электростатического потенциала, проведенное А.Авиловым (Институт кристаллографии им. А.В.Шубникова РАН), позволило убедиться в эффективности применения электронографии для расчета физических и химических свойств кристаллов.
Применение С.Кучановым (МГУ им. М.В.Ломоносова) теории фазовых переходов Ландау для описания пространственных наноструктур с периодами в 102–103 нанометра в гетерополимерных жидкостях способствовало построению фазовых диаграмм и установлению связей между морфологией жидкостей и химическим составом макромолекул.
Возможность компьютерного построения поверхности скорости зародышеформирования для нанотехнологических приложений, исследованная М.Анисимовым (Институт химической кинетики и горения СО РАН), является основой теоретического описания кинетики генерации наночастиц.
Моделирование фрактальных поверхностей как фактора влияния на синтез наноразмерных пленок, проведенное Г.Лукьяновым (Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики) и В.Марголиным (Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет), выявило влияние устройств с самоаффинным рельефом на распределение энергии электрического поля под колпаком установок магнетронного напыления, приводящее к формированию на подложках металлических пленок с фрактальной структурой поверхности с нелинейной зависимостью электропроводности от температуры.
Особенности моделирования углеродных наноматериалов на примере фуллеренов, углеродных нанотрубок и графенов были представлены в докладе Е.Шека (Российский университет дружбы народов).
Основные принципы эталонной порометрии для изучения структур в максимально широком диапазоне размеров пор (от 1 до 3×105 нм) и методы многомасштабного моделирования влияния структуры на процессы в нанопористых катализаторах, электродах и мембранах электрохимических генераторов и накопителей энергии рассмотрены Ю.Вольфковичем (Институт физической химии и электрохимии им. А.Н.Фрумкина РАН).
Моделирование испарения капли капиллярного размера с образованием двумерных мембран из наночастиц при испарении коллоидного раствора проводилось Л.Барашом и Л.Щуром (Институт теоретической физики им. Л.Д.Ландау РАН) с использованием метода рентгеновского рассеяния на малые углы при формировании мембран у поверхности жидкость-воздух.
На основе оригинального алгоритма планирования событий на реальной шкале времени для моделирования методом Монте-Карло кинетики роста наноструктур, испарения и отжига тонких слоев на твердых подложках А.Зверевым, Н.Шварцом и З.Яновицкой (Институт физики полупроводников СО РАН) разработан программный пакет SilSim3D, позволяющий за сопоставимые с экспериментом промежутки времени имитировать широкий спектр нанотехнологических процессов в многокомпонентных физико-химических системах с числом частиц более 107.
Прочность и трещиностойкость упрочненных наноструктурами композитов – тема исследования М.Перельмутера (Институт проблем механики РАН).
В докладе А.Воронцова и А.Мирзоева (Южно-Уральский госуниверситет, Челябинск) и А.Коренченко и Б.Гельчинского (Институт металлургии УрО РАН, Екатеринбург) были представлены результаты компьютерного моделирования образования металлических наночастиц в процессах "испарение-конденсация". Показано, что многомасштабное моделирование – не только моделирование в разных масштабах (от атомного до макроуровня), но и многоуровневое – результаты одного уровня масштабирования служат данными для последующего уровня.
Л.Раткин. rathkeen@bk.ru
Отзывы читателей
