|
3-2(83) 2014 ХИМИЯ
С.А. Безносюк, М.С. Жуковский, Т.М. Жуковская, Д.Ю. Максимов, Г.А. Элли
Теория и компьютерное моделирование квантовых НЭМС накопителей энергии в материалах
Рассмотрена теория релаксации квантовых наноэлектромеханических систем (НЭМС) накопителей энергии в материалах. В рамках компьютерного моделирования квантовой кинетики изучена релаксация НЭМС накопителя энергии в виде ограниченного плоскостями типа (100) кубоида Fe172 в ГЦК‑кристалле железа. Для сравнения выполнен расчет методом молекулярной динамики (МД) аналогичного по исходной структуре кластера Fe172. Проведено сравнение результатов расчета методами НК и МД для температуры 293 К. Анализ компьютерных экспериментов показал, что релаксация НЭМС накопителя энергии Fe172 и МД-кластера Fe172 из исходных неравновесных состояний имеет существенные отличия как в кинетике, так и в разнообразии структурных превращений. Показано, что релаксация кластера железа в методе МД незначительна и его итоговая энергия связи в расчете на атом на 2 эВ/ат ниже, чем в кристалле. Метод НК выявил, что при релаксации происходит существенное изменение формы и парной радиальной функции распределения ядер НЭМС накопителя энергии. Он значительно увеличивает энергию связи до 3,34 эВ/ат, что лишь на 1 эВ/ат меньше энергии связи в кристалле Fe. Выявлена возможность прохождения процесса самоорганизации НЭМС накопителя энергии через несколько промежуточных метастабильных состояний. Показано, что на 20 пс процесса релаксации происходит флуктуационное перестроение куба в кубоид с сильным изгибанием поверхностных граней, а вторая трансформация идет с изменением граней в трапецоиды на 40 пс. Это кардинально отличает НК релаксацию кубоидного НЭМС накопителя энергии Fe172 от МД релаксации кластеров атомов Fe172 в кристаллическом железе.
DOI 10.14258/izvasu(2014)3.2-26
Ключевые слова: конденсированное состояние, квантовые НЭМС, квантовая релаксация, накопители энергии, кластеры атомов железа, компьютерное моделирование, метод нанокинетики, метод молекулярной динамики
Полный текст в формате PDF, 685Kb. Язык: Русский. БЕЗНОСЮК Сергей Александрович
доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой физической и коллоидной химии Алтайского государственного университета (Барнаул, Россия) E-mail: bsa1953@mail.ru
ЖУКОВСКИЙ Марк Сергеевич
кандидат химических наук, доцент кафедры физической и коллоидной химии Алтайского государственного университета (Барнаул, Россия) E-mail: zhukovsky@list.ru
ЖУКОВСКАЯ Татьяна Михайловна
кандидат химических наук, младший научный сотрудник кафедры физической и коллоидной химии Алтайского государственного университета (Барнаул, Россия) E-mail: 14maple10@mail.ru
МАКСИМОВ Дмитрий Юрьевич
ЭЛЛИ Георгий Антонович
|