Содержание
- 2. Цель лекции Рассмотреть понятие вычислительная нанотехнология. Определить классификацию методов моделирования в области нанотехнологий. Изучить квантовомеханические расчеты
- 3. Содержание лекции Вычислительная нанотехнология. Классификация методов моделирования в области нанотехнологий. Квантовомеханические расчеты «из первых принципов». Моделирование
- 4. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ НАНОТЕХНОЛОГИЯ
- 5. Предпосылки моделирования в наномире При разработке наноматериалов с заданными свойствами используются в основном экспериментальные методы, что
- 6. Вычислительная нанотехнология Вычислительная нанотехнология ‒ самостоятельный и эффективный метод познания закономерностей наномира, включающий в себя фундаментальные
- 7. Особенности вычислительной нанотехнологии В настоящее время можно теоретически изучать неизвестные кристаллические структуры, кластеры и молекулы, исследовать
- 8. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ
- 9. Группы математических моделей динамики наносистем Методы математического описания динамики взаимодействующих частиц. Математические модели кинетики кластеризации и
- 10. Методы математического описания динамики взаимодействующих частиц Квантовомеханические расчеты «из первых принципов». Моделирование строения многоэлектронных атомов. Моделирование
- 11. Модели кластерных систем Модель роста кластеров в свободном объеме. Модели нуклеации (фазовый переход) и роста кластеров
- 12. Модели транспортно-диффузионного переноса Механизмы переноса и трансформации вещества и энергии в системе. Особенности процессов в неэкстенсивных
- 13. КВАНТОВОМЕХАНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ «ИЗ ПЕРВЫХ ПРИНЦИПОВ»
- 14. Расчеты «из первых принципов» Поскольку решить квантовое уравнение Шредингера для системы многих частиц не представляется возможным,
- 15. КВАНТОВОМЕХАНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ «ИЗ ПЕРВЫХ ПРИНЦИПОВ» МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРОЕНИЯ МНОГОЭЛЕКТРОННЫХ АТОМОВ
- 16. Моделирование строения многоэлектронных атомов Метод Хартри-Фока (одноэлектронное приближение). Теория функционала плотности .
- 17. Метод Хартри-Фока (одноэлектронное приближение) Суть метода: взаимодействие каждого электрона в атоме со всеми остальными заменяется его
- 18. Метод Хартри-Фока (одноэлектронное приближение) Полная энергия электрона, находящегося в поле двух ядер:
- 19. Метод Хартри-Фока (одноэлектронное приближение) При замене в уравнении (1) последнего члена, зависящего от координат двух электронов,
- 20. Метод Хартри-Фока (одноэлектронное приближение) В.А. Фок усовершенствовал метод Хартри, добавив в уравнение (2) дополнительный член, учитывающий
- 21. Особенности: Решение уравнений Хартри-Фока – итерационный способ. Полученные функции представляют в виде таблиц. Существует модификация метода
- 22. Моделирование различных модификации известных углеродных наноструктур. Моделирование влияния межэлектронного взаимодействия на стационарные характеристики резонансно-туннельного диода. Применение:
- 23. Теория функционала плотности Цель метода: Существенное упрощение задачи: при описании электронной подсистемы заменить многоэлектронную волновую функцию
- 24. Теория функционала плотности Энергия атома рассчитывается как сумма его кинетической энергии, представленной в виде функционала электронной
- 25. Применение метода ТФП Моделирование адсорбции различных молекул. Расчетов диэлектрической проницаемости металлических фотонных кристаллов при высоких температурах.
- 26. КВАНТОВОМЕХАНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ «ИЗ ПЕРВЫХ ПРИНЦИПОВ» МОДЕЛИРОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМ
- 27. Моделирование молекулярных систем Планетарная модель . Модель ковалентной связи. Приближение Борна-Оппенгеймера. Метод валентных схем. Метод молекулярных
- 28. Особенности химической связи Все теоретические положения о строении молекул и структуре химических связей держатся на трех
- 29. Планетарная модель Одной из первых моделей двухатомной молекулы была своеобразная планетарная модель, в которой электроны, располагаясь
- 30. Планетарная модель Методы квантовой механики, показывают, что действительно в области между ядрами должна быть повышенная плотность
- 31. Модель ковалентной связи Понятие химической связи было сформулировано в работах А.М. Бутлерова. Химическая связь есть взаимодействие
- 32. Модель ковалентной связи Атомы могут объединяться в молекулы, достигая октета валентных электронов путем их совместного использования.
- 33. Примеры простейших моделей Молекулярные модели молекул: а – воды, б – этилена, в – дихлоэтана, г
- 34. Приближение Борна-Оппенгеймера Оператор Гамильтона молекулы с N ядрами и n электронами содержит члены кинетической энергии электронов
- 35. Приближение Борна-Оппенгеймера Масса ядра значительно превышает массу электрона. Скорость движения ядер значительно меньше по сравнению со
- 36. Приближение Борна-Оппенгеймера В рамках квантовой механики такое приближение эквивалентно допущению, что полная волновая функция молекулы может
- 37. Метод валентных схем Эффективный подход в поиске формы волновой функции был предложен в 1927 году В.
- 38. Метод молекулярных орбиталей В 1927-1929 годах Ф. Хунд, Дж. Леннард-Джонс и Р.С. Малликен развили идею нового
- 39. Метод молекулярных орбиталей В наиболее простой форме метод МО включает следующие основные положения и допущения: рассматриваются
- 40. Сравнение метода ВС и МО Применимость метода ВС только к ограниченному классу молекул. В методе ВС
- 41. Модель поверхности потенциальной энергии В основе фундаментального понятия о поверхности потенциальной энергии лежит приближение Борна-Оппенгеймера, позволяющее
- 42. Модель поверхности потенциальной энергии Примеры форм простейших поверхностей потенциальной энергии, описываемых только двумя координатами q1 и
- 43. Модель поверхности потенциальной энергии В терминах поверхности потенциальной энергии химическая реакция означает переход молекулярной системы из
- 44. КВАНТОВОМЕХАНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ «ИЗ ПЕРВЫХ ПРИНЦИПОВ» МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
- 45. Межмолекулярные взаимодействия Межмолекулярные взаимодействия (от десятых до десятка кДж/моль). Химическая связь в молекуле (десятков и сотен
- 46. Свойства межмолекулярных сил На очень большом расстоянии молекулы не взаимодействуют, т.е. гораздо быстрее убывают с расстоянием,
- 47. Диполь-дипольное приближение Идея: каждая молекула создает вокруг себя внешнее электростатическое поле. Это поле всегда может быть
- 48. Диполь-дипольное приближение В классическом понимании дипольный момент это сумма произведений всех радиус-векторов ядер на их заряд.
- 49. Диполь-дипольное приближение Особенности: Приближение является хорошим лишь при больших расстояниях между взаимодействующими молекулами. Все три вида
- 50. Потенциалы взаимодействия частиц Потенциалы межатомного и межмолекулярного взаимодействия предназначены для получения статистически усредненного представления таких сил
- 51. Потенциалы взаимодействия частиц Существует полная база данных по потенциалам межатомного и межмолекулярного взаимодействий для весьма простых
- 52. Потенциал Леннарда-Джонса Данный потенциал является одним из наиболее часто используемых потенциалов. Первоначально этот потенциал был предложен
- 53. Парный потенциал Приближение парного потенциала позволяет перейти от многомерных измерений поверхности потенциальной энергии к многократному суммированию
- 54. Потенциал Букингема Первоначальный вариант потенциала: ε – глубина минимума энергии; rт – соответствующее значение расстояния r
- 55. Модифицированный потенциал Букингема Устраняя член с обратной 8-й степенью, приходим к более простому виду потенциала Букингема:
- 56. Потенциал Морзе Для вычисления энергетических уровней двухатомной молекулы Морзе предложил потенциал взаимодействия, который должен удовлетворять следующим
- 57. Потенциал Морзе Применения: изучение динамики решетки; исследование структуры дефектов в металлах; при расчете упругих свойств металлов;
- 58. Псевдопотенциал Методология псевдопотенциалов опирается на приближение малого остова, согласно которому ионные остовы (ядра с электронами внутренних
- 59. Псевдопотенциал Особенности: Ограниченность метода в силу сделанных допущений: отсутствия перекрытия ионных остовов и постоянства объема системы.
- 60. Многочастичные потенциалы Используются для описания взаимодействия в материалах с ковалентными связями или явлений с высоким энергетическим
- 61. Способы перехода к многочастичным потенциалам Добавление слагаемого в виде функционала электронной плотности данного атома в локальном
- 62. Потенциалы модели «погруженного» атома Многочастичные потенциалы МПА обеспечивают моделирование образования связей в металлических кластерах. Они созданы
- 63. Потенциалы Финниса-Синклера Многочастичные потенциалы Финниса и Синклера были разработаны для моделирования энергетического состояния переходных металлов. где
- 64. Потенциалы Саттона-Чена Дальнодействующие многочастичные потенциалы Саттона и Чена описывают энергетические свойства десяти ГЦК элементарных металлов. По
- 65. Потенциалы Рафии-Табара и Саттона Указанные потенциалы применяются для моделирования энергетического состояния металлических сплавов, и в частности
- 66. Потенциалы Меррелла-Моттрама Многочастичные потенциалы Меррелла-Моттрама являются примером потенциалов кластерных систем и состоят из сумм эффективных потенциалов
- 67. Потенциалы Терсоффа Многочастичные потенциалы Терсоффа предназначены для описания ковалентных взаимодействий атомных пар С-С, Si-Si и C-Si.
- 68. Заключение и выводы Рассмотрено понятие вычислительная нанотехнология. Определена классификация методов моделирования в области нанотехнологий. Изучены квантовомеханические
- 70. Скачать презентацию