Термічна нестійкість нанодротів з кристалічною гексагональною структурою
Вантажиться...
Дата
2020-05
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
У роботі представлена комп’ютерна модель розпаду нанодроту з
гексагональною структурою решітки. Використовувана модель Монте-Карло
дозволяє на якісному рівні дослідити основні етапи структурних перетворень,
які відбуваються в нанопроводах з різною орієнтацією. Було досліджено
нестабільність нанородів. Враховується динаміка поверхневих частинок
кластера, які з різним ступенем вірогідності можуть змінювати своє
положення при переході в сусідні вакансії решітки або відриватися від
поверхні. Дослідження показали, що класична модель Ніколса-Маллінза часто
не дає точних результатів, оскільки вона не враховує роль пари, що
утворюється атомами, відірваними від поверхні нанопроводу. Транспорт
вільних атомів від однієї зони нанопроводу до іншої суттєво змінює динаміку
процесу розпаду. У цій роботі показано, що залежно від орієнтації
нанопроводу та параметрів системи швидкість фрагментації нанопроводу та
довжина хвилі розвинених збурень можуть суттєво змінюватися.
Анізотропія поверхневої енергії визначає довжину збурень
нанопроводу, що розвиваються, залежно від орієнтації. Дійсно, роль пару та
анізотропії може дещо вплинути на кількість крапель та час розриву в деяких
випадках. Однак нанопровідники з гексагональною структурою решітки
наочно демонструють особливості прояву їх кристалічної структури: залежно
від орієнтації може бути збуджена або «короткохвильова», або
«довгохвильова» модуляція поперечного перерізу нанопровідника. Актуальність теми: у наш час металеві та напівпровідникові нанопроводи
привертають значну увагу завдяки своїм корисним фізичним та хімічним
властивостям. Зокрема, механічні та електричні властивості золотих
нанопроводів призвели до їх використання для виявлення біоелектричного
сигналу. У той же час, можливість налаштування ширини зазору в дротах
кремнію робить їх придатними для застосування в оптоелектроніці. Більше того,
сучасні методи синтезу дозволяють налаштувати періодичність модуляцій
нанодроту та анізотропію поперечного перерізу, що дозволяє виготовляти 1Dструктури з різною морфологією поверхні. Саме тому, існує необхідність в
дослідженні розпаду нанодротів з гексагональною структурою гратки та
порівняння результатів з класичною теорією.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами: подібні
дослідження дозволяють вносити якісні зміни у формування хвилеводів.
Об’єкт дослідження: об’єктом досліджень є нанодроти з різними
орієнтаціями осей у просторі, окремі кластери нанорозмірів, що утворилися
внаслідок дроблення нанониток.
Предмет дослідження: предметом дослідження є нестійкість нанодротів
та їх схильність до розпаду, вплив термодинамічних параметрів на фрагментацію
нанодротів
Мета роботи: розробка програмного забезпечення для розрахунку
динаміки розпаду нанодротів з гексагональною кристалічною решіткою,
порівняння отриманих результатів з класичною теорією.
Методи дослідження: в роботі застосовано модель Монте-Карло, яка
чудово підходить для розрахунку атомної динаміки. Окрім цього, для
проведення аналізу даних використовуються допоміжні програми, як,
наприклад, VMD.
Задачі дослідження: дослідити перебіг розпаду нанодротів та з’ясувати
залежності результатів від ряду факторів: температурних режимів, розмірів
нанодроти, радіусу та напрямку.
Наукова новизна одержаних результатів: методом Монте-Карло на
атомному рівні досліджено основні стадії структурно-енергетичних
перетворень, що відбуваються в нанодротах різних форм, розмірів і концентрації
вільних атомів при різних температурах. Існуюча теорія є недосконалою. Вона
не може цілісно описати картину процесів розпаду нанодротів, оскільки не
враховує роль пару.
Практичне значення одержаних результатів: результати досліджень
можуть виявитися корисними для забезпечення безперебійного функціонування
пристроїв на основі нанодротин та ланцюгів з наночастинок.
Апробація результатів дисертації: отримані результати були
представлені в науковій статті.
Публікації: Динаміка атомів нанокластерів з гексагональною граткою.
Science without boundaries International internet conference.
Опис
Ключові слова
динаміка атомів, наноматеріали, розпад нанодротів, дифузія, нанодроти, метод Монте-Карло, atom dynamics, nanomaterials, nanowires, Monte Carlo method, nanowire decay, diffusion
Бібліографічний опис
Сингаївський, В. В. Термічна нестійкість нанодротів з кристалічною гексагональною структурою : магістерська дис. : 104 Фізика та астрономія / Сингаївський Віталій Вікторович. – Київ, 2020. – 82 с.