Термічна нестійкість нанодротів з кристалічною гексагональною структурою

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorГоршков, В’ячеслав Миколайович
dc.contributor.authorСингаївський, Віталій Вікторович
dc.date.accessioned2020-05-28T08:34:07Z
dc.date.available2020-05-28T08:34:07Z
dc.date.issued2020-05
dc.description.abstractenThe paper presents a computer model of the nanowire break-up process with a hexagonal lattice structure. The used Monte Carlo model allows to investigate at a qualitative level the main stages of structural transformations that occur in nanowires with different orientations. The instability of the nanorods was studied. The dynamics of the surface particles of the cluster is taken into account, which with different degrees of probability can change their position when moving to adjacent lattice vacancies or come off the surface. Studies have shown that the classical Nichols-Mullins model often does not give accurate results because it does not take into account the role of the vapor formed by atoms detached from the surface of the nanowire. The transport of free atoms from one zone of the nanowire to another significantly changes the dynamics of the break-up process. In this work, it is shown that depending on the orientation of the nanowire and the parameters of the system, the fragmentation rate of the nanowire and the wavelength of the developed perturbations can vary significantly. The anisotropy of the surface energy density determines the length of the developing perturbations of the nanowire depending on orientation. Indeed, the role of vapor and anisotropy of may slightly affect the number of droplets and the breakup time in some cases. However, nanowires with a hexsagonal lattice structure clearly demonstrate the features of the manifestation of their crystal structure: depending on orientation, either ‘shortwave’ or ‘longwave’ modulation of the nanowire cross section can be excited. Actuality of theme: Nowadays, metallic and semiconductor nanowires draw considerable attention due to their beneficial physical and chemical properties. Specifically, mechanical and electrical properties of gold nanowires have led to their exploitation for bioelectrical signal detection. At the same time, the possibility of tuning the band gap width in silicon nanowires makes them particularly suitable for optoelectronics applications. Moreover, modern methods of nanowire synthesis make it possible to tune the diameter-modulation periodicity and cross-sectional anisotropy of nanowires, which allows the fabrication of 1D-structures with different surface morphologies. Therefore, there is a need to study the decay of nanowires with a hexagonal lattice structure and compare the results with classical theory. Connection of work with scientific programs, plans, topics: such researches allow making qualitative changes in formation of waveguides. Object of research: the object of research is nanowires with different orientations of axes in space, separate clusters of nanoscale, formed as result of fragmentation of nanowires. Subject of research: the subject of research is the instability of nanowires and their tendency to decay, the influence of thermodynamic parameters on the fragmentation of nanowires Purpose: development of software for calculating the dynamics of nanowire decay with a hexagonal crystal lattice, comparison of the obtained results with the classical theory. Research methods: the Monte Carlo model used in the work, which is perfectly suitable for calculating atomic dynamics. In addition, utilities such as VMD used to analyze the data. Objectives of the study: to investigate the course of nanowire decay and to determine the dependence of the results on a number of factors: temperature regimes, nanowire size, radius and direction. Scientific novelty of the obtained results: the main stages of structural and energy transformations occurring in nanowires of different shapes, sizes and concentrations of free atoms at different temperatures have been studied by the Monte Carlo method at the atomic level. The existing theory is imperfect. It cannot comprehensively describe the picture of nanowire decay processes because it does not take into account the role of steam. Practical significance of the obtained results: the results of research can be useful to ensure the smooth operation of devices based on nanowires and chains of nanoparticles. Approbation of dissertation results: the obtained results presented in a scientific article. Publications: Dynamics of nanocluster atoms with a hexagonal lattice. Science without boundaries International internet conference.uk
dc.description.abstractukУ 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.uk
dc.format.page82 с.uk
dc.identifier.citationСингаївський, В. В. Термічна нестійкість нанодротів з кристалічною гексагональною структурою : магістерська дис. : 104 Фізика та астрономія / Сингаївський Віталій Вікторович. – Київ, 2020. – 82 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/33818
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectдинаміка атомівuk
dc.subjectнаноматеріалиuk
dc.subjectрозпад нанодротівuk
dc.subjectдифузіяuk
dc.subjectнанодротиuk
dc.subjectметод Монте-Карлоuk
dc.subjectatom dynamicsuk
dc.subjectnanomaterialsuk
dc.subjectnanowiresuk
dc.subjectMonte Carlo methoduk
dc.subjectnanowire decayuk
dc.subjectdiffusionuk
dc.subject.udc621.38.0296uk
dc.titleТермічна нестійкість нанодротів з кристалічною гексагональною структуроюuk
dc.typeMaster Thesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Synhaivskyi_magistr.pdf
Розмір:
3.49 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ЗФФТТ)
Магістерські роботи