Моделирование теплового транспорта в графеновых нанолентах методом молекулярной динамики
Închide
Articolul precedent
Articolul urmator
507 1
Ultima descărcare din IBN:
2022-03-15 06:11
SM ISO690:2012
БОГУШ, Игорь. Моделирование теплового транспорта в графеновых нанолентах методом молекулярной динамики. In: Sesiune naţională de comunicări ştiinţifice studenţeşti:: Ştiinţe ale naturii şi exacte Științe juridice și economice, 21-22 aprilie 2016, Chişinău. Chişinău, 2016: Centrul Editorial-Poligrafic al USM, 2016, SNE, SJE, pp. 71-74.
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Sesiune naţională de comunicări ştiinţifice studenţeşti:
SNE, SJE, 2016
Sesiunea "Sesiune naţională de comunicări ştiinţifice studenţeşti: "
Chişinău, Moldova, 21-22 aprilie 2016

Моделирование теплового транспорта в графеновых нанолентах методом молекулярной динамики


Pag. 71-74

Богуш Игорь
 
Молдавский Государственный Университет
 
 
Disponibil în IBN: 3 iulie 2019


Rezumat

Метод молекулярной динамики (ММД) появился как инструмент численного решения задач статистической физики и нашёл широкое применение в физике твёрдого тела, электрон-ионной плазмы, электролитов и др. С помощью ММД рассматриваются термодинамические и транспортные свойства конденсированного состояния [1]. Одной из таких задач является определение коэффициента теплопроводности в графеновых нанолентах. Классический ММД позволяет проследить эволюцию системы атомов или частиц во времени, интегрируя классические уравнения движения частиц. Взаимодействие между частицами обычно представляют в виде классических потенциальных сил или потенциальной энергии. При этом, высокая точность вычислений траекторий частиц на больших промежутках времени не обязательна для определения макроскопических параметров системы с высокой точностью. ММД можно описать следующим алгоритмом: 1. Генерация начального положения и скорости частиц (атомов); 2. Вычисление сил, действующих на частицы, обновление положения и скорости частиц; 3. Обновление положения и скорости частиц для удовлетворения граничных условий, условий температуры, давления и т.д.; 4. Вычисление интересующих физических величин (например, температуры); 5. Повторение шагов 2-4, пока не выполнится условие завершения алгоритма.Обновление положения и скорости частиц происходит в соответствии с конечно-разностными схемами. Наиболее известны схемы Эйлера, Leapfrog, Верле и скоростная форма Верле [2]. Последняя является наиболее популярной, т.к. позволяет просто контролировать как положение частиц, так и их скорость (температуру) и имеет высокий порядок точности. Скоростная форма конечно-разностной схемы Верле имеет вид (1), где – номер атома.Сила , действующая на определённый атом, определяется из конкретного потенциала взаимодействия: . Для описания взаимодействия с атомами углерода часто используют потенциалы Терсоффа и Бреннера. В общем случае, их можно представить в виде (2а), (2б). , (2а) , (2б) где – функция, ограничивающая дальнодействие силы; и – функции, отвечающие за отталкивание и притяжение соответственно; – функция, которая зависит от положения атомов, окружающих атомы и [3]. Для вычисления коэффициента теплопроводности графена, один конец образца поддерживается горячим, другой – холодным. Зная поток энергии со стороны горячей области в сторону холодной, можно найти теплопроводность по формуле , где – толщина монослоя в графите (рис. 1). Сравнение результатов симуляции с помощью ММД [4] с теоретическими результатами [5, 6] (рис. 2) показывает, что наилучшие результаты достигаются потенциалом Терсоффа с оптимизированными параметрами [7]. ММД является мощным методом численного решения задач статистической физики, который находит прикладное применение в физике конденсированного состояния. Результаты ММД сильно зависят от вида и параметров функции потенциальной энергии системы. Для систем из атомов углерода эти функции хорошо изучены и дают результат, согласующийся с результатами других моделей и измерений.