Компьютерное моделирование роста наноразмерных структур на начальных стадиях химических реакций
Диссертация
Разработана имитационная модель роста фрактальных двумерных структур. Модель является трехмерной и не является решеточной, что обеспечивает большую адекватность и большее сходство с реальными процессами формирования фрактальных структур, чем имеющиеся аналоги. Фрактальный принцип организации структуры, реализованный в данной модели, соответствует реальным технологическим процессам получения… Читать ещё >
Содержание
- ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
- 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ПОДХОДОВ К КОМПЬЮТЕРНОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ НАНОСИСТЕМ В СОВРЕМЕННОЙ НАУКЕ
- 1. 1. Роль компьютерного моделирования наносистем
- 1. 2. Классификация методов компьютерного моделирования
- 1. 3. Метод Монте-Карло
- 1. 4. Метод молекулярной динамики
- 1. 5. Случайное блуждание, фрактальные модели
- 1. 6. Расчеты «из первых принципов»
- 1. 7. Многомасштабное моделирование
- 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАНОСТРУКТУР НА НАЧАЛЬНЫХ СТАДИЯХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
- 2. 1. Реализация модели роста планарных структур по принципу ограниченной диффузией агрегации
- 2. 2. Разработка и реализация модели роста планарных структур с учетом данных по строению молекул и их взаимодействия
- 2. 3. Разработка имитационной модели роста фрактальных двумерных структур
- 2. 4. Оценка качества генератора случайных чисел
Список литературы
- Товбин, Ю. К. Молекулярно-статистическая теория и многомасштабное моделирование физико-химических процессов в нанотехнологиях // Российские нанотехнологии — 2010. — т.5 № 11/12. — С. 36−57.
- Ибрагимов И.М., Ковшов А. Н., Назаров Ю. Ф. Основы компьютерного моделирования наносистем, С-Пб., изд-во «Лань», 2010, 376 с.
- Малютин В.М. Компьютерное моделирование физических явлений: учеб. пособие / Малютин В. М., Склярова Е. А. Томск: Изд-во ТПУ, 2004.- 156 с.
- Зверев A.B. Монте-Карло моделирование процессов роста наноструктур с алгоритмом планирования событий на шкале времени // Российские Нанотехнологии. 2009. — Т. 4, № 3−4. — С. 119−127.
- Хеерман, Д.В. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике: Пер. с англ. / Под ред. С. А. Ахманова М: Наука. Гл. ред. физмат. лит., 1900. — 176 с.
- А. В. Комолкин, М. Г. Шеляпина. Метод молекулярной динамики: Учеб.-метод. пособие СПб.: Изд-во «Соло», 2007. — 79 е., ил.
- А.Г. Гривцов. Методика численных экспериментов и динамика микрогетерогенных систем. // М.:Наука, 1987, с. 91.
- А.А.Валуев, Г. Э. Норман, В. Ю. Подлипчук, Метод молекулярной динамики: теория и приложения // В сб. «Математическое моделирование. Физико-химические свойства вещества». М.: Наука, 1989. С. 5−40
- Гривцов А.Г. Метод молекулярной динамики в физической химии. Ред. Товбин Ю. К. М.: Наука. 1996. С. 16.
- Метод молекулярной динамики в физической химии. Под ред. Товбина Ю. К. М.: Наука. 1996. 334 с.
- Allen M. P., Tildesley D.J. Computer Simulation of Liquids. Oxford: Claredon Press. 2002.
- Haile J.M. Molecular Dynamics Simulation: ElementaryMethods. New York: Wiley. 1992.
- Molecular dynamics simulation of statistical mechanics systems. Eds. G. Coccotti, W.G. Hoover. Amsterdam: North Holland. 1986. 610 p.
- Evans D.J., Morriss G.P. Statistical Mechanics of Nonequilibrium Liquids. Second Edition, Cambridge: University Press. 2008.
- Гиббс Дж.В. Термодинамика. Статистическая механика. М.: Наука. 1982. 584 с.
- Nallet P., Chassaing Е., Walls M.G., Hytch M.J. Interface characterization in electrodeposited Cu-Co multi-layers // J. Appl. Phys. 1996. V. 79. № 9. P. 6884−6889.
- Aravamudhan S., Luongo K., Poddar P., Srikanth H., Bhatsali S. Porous silicon templates for electrodeposition of nanosructures // Appl. Physics, A. 2007. V. 83. P. 773−780.
- Федер E. // Фракталы. M.: Мир, 1991. 254 с.
- Пьетронеро Л., Тозатти Э. Фракталы в физике. М.: Мир, 1988. 672 с.
- Гулд X., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике. М.: Мир, 1990. 400с
- Можаев, А. В. Компьютерное моделирование процессов формирования микрокластеров на основе масштабной инвариантности случайных блужданий / А. В. Можаев, А. В. Проказников // Микроэлектроника. -2009.-Т. 38, N5.-С. 323−330
- Beznosyuk S.A. Modern quantum theory and computer simulation in nanotechnologies: Quantum topology approaches to kinematical and dynamical structures of self-assembling processes // Materials Science & Engineering C. 2002. — V. 19. — № 1. — P.369−372.
- Золотухин И. В. Фракталы в физике твёрдого тела // Соросовский образовательный журнал. 1998. № 7. — С. 108−112.
- Smith R.L., Chuang S.-F., Collins S.D. A theoretical model of the formation morphologies of porous silicon // J. Electr. Mater. 1988. V. 17. № 6. P. 533— 541
- Smith R.L., Collins S.D. Porous silicon formation mechanisms // J. Appl. Phys. 1992. V. 71. № 8. P. R1-R22
- Chuang S.-F., Collins S.D., Smith R.L. Preferential propagation of pores during the formation of porous silicon: a transmission electron microscopy study // Appl. Phys. Lett. 1989. V. 55. № 7. P. 675−677
- Каплий C.A., Проказников A.B., Рудь H.A. Формирование кластеров в детерминированных и стохастических полях // ЖТФ. 2004. Т. 74. В. 5. С. 6−11.
- Каплий С.А., Проказников А. В., Рудь Н. А. Кластеризация стохастически блуждающих частиц в потенциальных полях // Известия ВУЗов. Физика. 2004. № 6. С. 31−38.
- Квасников И.А. Термодинамика и статистическая физика. Теория неравновесных систем. М.: Изд. МГУ, 1987. 559 с.
- Исихара А. Статистическая физика. М.: Мир, 1973. 471 с.
- Безносюк C.JI. Компьютерное моделирование самоорганизации фрактальных кластерных нанодендритов / С. А. Безносюк, Я.В. Jlepx, Т.М. Жуковская//Ползуновскнй вестник. -2005. -№ 4. С.143−150.
- Ковшов А. Н., Назаров Ю. Ф., Ибрагимов И. М. Методы компьютерного моделирования наноструктур // II Международный форум по нанотехнологиям «Роснанотех-2009», Москва, 6−8 октября: сб. тезисов докладов. М., 2009. С. 206−207.
- Silverberg M., Ben-Shaul А. // Chem. Phys. Lett. 1987. V. 134. P. 491.
- Silverberg M., Ben-Shaul A. // J. Chem. Phys. 1987. V. 87. P. 3178.
- Воронцов-Вельяминов П.Н., Любарский А. П. // Молек. биол. 1987. Т. 21. С. 654.
- Khalatur Р/G/, Khokhlov A.R. // Molec. Phys. 1998. V. 93. P. 555.
- Hofmann Т., Winkler R.C., Reineker P. // J. Chem. Phys. 2003. V. 118. P. 6624.
- Daoulas K.Ch., Mullar M. // J. Chem. Phys. 2006. V. 125. P. 184 904.
- Халатур П.Г. // Методы компьютерного моделирования для исследования полимеров и биополимеров. М.: Либроком. 2009. С. 194.
- Е W., Engquist В. // Comm. Math. Sei. 2003. V. 1. P. 87.
- Sun Q., Boyd I.D., Candler G.V. // J. Comp. Phys. 2004. V. 194. P. 256.
- Garcia A.L., Bell J.B., Crutchfield W.Y., Alder B.J. // J. Comp. Phys. 1999. V. 154. P. 134.
- Bicanic N., Discrete Element Methods in Stein, de Borst, Hughes Encyclopedia of Computational Mechanics. V. 1. Wiley. 2004.44. 2nd International Conference on Discrete Element Methods, Editors Williams, J.R. and Mustoe, G.G.W., IESL Press. 1992.
- Williams J.R., O’Connor R. Discrete Element Simulation and the Contact Problem, Archives of Computational Methods in Engineering. 1999. V. 6. № 4. P. 279.
- Munjiza A. The Combined Finite-Discrete Element Method Wiley. 2004.
- Галкин B.A. Уравнение Смолуховского. M.: Физматлит. 2001. 336 с.
- Дорофеенко С.О., Полианчик Е. В., Манелис Г.Б.//ДАН. 2008. Т. 422.С. 1.
- Дорофеенко С.О. // ТОХТ. 2007. Т. 41. С. 1.
- Урьев Н.Б., Потанин A.A. Текучесть суспензий и порошков. М.: Химия. 1992.
- Потанин A.A., Муллер В. М. // Коллоидный журнал. 1995. Т. 57. № 4. С. 533.
- Урьев Н.Б., Кучин И. В. // Успехи химии. 2006. Т. 75. С. 36.
- Павлов П.А. Динамика вскипания сильно перегретых жидкостей. Свердловск: УНЦ АН СССР. 1988. 244 с.
- Востриков A.A., Федяева О. Н., Шишкин A.B., Сокол М. Я. // Сверхкритические флюиды. Теория и практика. 2007. Т. 2. № 4. С. 43.1.
- Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы / Б. Мандельброт. -М.: Институт компьютерных исследований, 2002. 656 с.
- Смирнов Б.М. Физика фрактальных кластеров // М. 1991
- Зосимов В.В., Лямшев JIM. Фракталы в волновых процессах // УФН. 1995. Т. 165. № 4. С. 361 -402.
- Жабрев В.А., Лукьянов Г. Н., Марголин В. И. и др. Экспериментальное исследование фрактальных структур Си и Ti, полученных методом магнетронного ионного распыления//Нанотехника.-2005.-№ З.-С. 60 77
- Шустер Г. Детерминированный хаос // М. 1988. 364 с
- Сороко Э. М. Золотые сечения, процессы самоорганизации и эволюции систем. 2-е изд. М.: КомКнига, 2006.
- Бекман И.Н. Математический аппарат диффузии // М. 1990.
- Witten Т.А. Diffusion-limited aggregation a kinetic critical phenomena / Witten Т.A., Sander L.M. // Phys. Rev. Lett. -1981. Vol. 47.- N 19.- P. 1400−1403.
- Меныпутин А.Ю. О критических свойствах при росте кластеров DLA: автореф. дис. канд. физ.-мат. наук / Меныпутин Антон Юрьевич- Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН. М., 2008.
- Аммон Л.Ю. Моделирование роста наноразмерных пленок в вакуумных технологиях / Аммон Л. Ю., Марголин В. И. // Вакуумная техника и технология. 2009, т. 19, № 3. — С. 159 — 164.
- Третьяков Ю.Д. Микро- и наноструктурированные материалы. Фоторепортаж из «пятого измерения». М.: ООО «Премиум». 2008. 181с.
- Медведев Д.А., Куперштох А. Л., Прууэл Э. Р., Сатонкина Н. П., Карпов Д. И. Моделирование физических процессов и явлений на ПК // Новосибирск. 2010. 102 с.
- Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2 011 616 204. Аммон Л. Ю. «Компьютерное моделирование образования наночастиц при золь-гель технологии».
- Кнут Д. Искусство программирования, том 2. Получисленные методы / Д. Кнут. М.: Изд. дом «Вильяме», 2007. 832 с.
- Безносюк С.А., Лерх Я. В., Жуковский М. С., Жуковская Т. М. Компьютерное моделирование ограниченной диффузией агрегации фрактальных кластерных ненодендритов // Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 2006 г., № 2 стр 112−117.
- Аммон Л.Ю. Компьютерное моделирование процесса образования наночастиц при золь-гель синтезе // Нанотехника. 2011 г., № 2. — С. 93 -96.
- Фичини Ж. Основы физической химии / Ж. Фичини, Н. Ламброзо-Бадер, Ж.-К. Депезе. М.: Мир, 1972. — 308 с.
- Аммон Л.Ю. Моделирование процесса синтеза фрактальных наноразмерных пленок для фрактальных антенн и устройств нанорадиоэлектроники / Аммон Л. Ю., Марголин В. И., Жабрев В. А. // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2009 г., № 6. — С. 3 — 10.
- Аммон Л.Ю. Компьютерное моделирование процесса образования наночастиц при золь-гель синтезе // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2011 г, № 5.-С. 8- 13.
- Жабрев В.А. Роль наночастиц в химии наноразмерного состояния / Аммон Л. Ю., Марголин В. И., Жабрев В. А., Чуппина С. В. // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2009 г., № 12 — С. 11 — 19.
- Кузнецова Л. А. Николаева Л.В., Борисенко А. И. «Тонкослойные и эмалевые керамические покрытия» Л. Наука. 1980 88стр
- Лазарев А.Н., Игнатьев И. С., Тенишева Т. Ф. Колебания простых молекул со связями Si-O. Л.: Наука, 1980.
- Марголин В.И. Влияние воздействий слабых электромагнитных полей на процессы нано-технологии / Аммон Л. Ю., Марголин В. И., Тупик В. А., Фантиков B.C., Бабичев Д. В. // Радиотехника. 2012 г., № 7 — С. 127- 131.
- Аппен А. А. Химия стекла. — Л.: Химия, Ленингр. отд-ние, 1974. — 351 с.
- Торопов H.A. Физическая и коллоидная химия силикатов / Торопов H.A., Журавлев В.Ф.- Под общ.ред. Д. С. Белянкина. М.- Л.: Гизместпром РСФСР, 1941. — 188с.
- Шукаев И. Л. \ Лекции по неорганической химии, часть 1 пространственное строение веществ и химии неметаллов., Ростов-на-Дону: Изд РГУ, 2004 стр 7, всего 34.
- Белюстин A.A., Шульц М. М. Взаимодиффузия катионов и сопутствующие процессы в поверхностных слоях щелочносиликатных стекол, обработанных водными растворами //Физ. и хим. стекла, 1983. Т.9,№ 1.С. 3−27.
- Haven, Y., Verkerk, В., 1965. Diffusion and electrical conductivity of sodium ions in sodium silicate glasses. Phys. Chem. Glass, 6: 38−45.
- Жабрев В. И, Кузнецова Л. А. Исследование морфологии пленок на основе силиката натрия методом атомно-силовой микроскопии // Физика и Химия стекла, 2009 г. том 35, № 1 стр 65−73.
- Аммон Л.Ю. Компьютерное моделирование процессов синтеза наноразмерных частиц и наноразмерных пленок / Аммон Л. Ю., Жабрев
- B. А. // Материалы конференции «Температуроустойчивые функциональные покрытия». С.-Пб., 24−26 апр. 2012. — 2012 г. — С. 11 -12.
- Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2 012 615 420. Аммон Л. Ю. «Компьютерное моделирование процессов образования наноразмерных структур при золь-гель синтезе».
- Фантиков B.C. Получение и исследование наноразмерных пленок с фрактальной структурой / Аммон Л. Ю., Фантиков B.C., Мирошниченко
- C.К., Потехин М. С. // Материалы 11-го Всероссийского слета студентов, аспирантов и молодых ученых лауреатов конкурса «Ползуновские гранты», 10−13 сент. 2006 г. — 2006. — С. 162 — 174.
- Аммон Л.Ю. Моделирование процесса синтеза фрактального кластера / Аммон Л. Ю., Марголин В. И., Чуппина C.B. // Материалы IX молодежной научной конференции, посвященной 60-летию Института химии силикатов РАН. С.-Пб., 12 фев. 2008 г. 2008. — С. 11 — 13.
- Аммон Л.Ю. Моделирование процессов синтеза фрактальных пленок / Аммон Л. Ю., Жабрев В. А., Марголин В. И., Чуппина C.B. // Материалы
- XXII Российской конференции по электронной микроскопии ЭМ, 2 июня 6 июня 2008, Черноголовка. — 2008 г. — С. 208.
- Аммон Л.Ю. Моделирование фрактальных структур органо-неорганических гибридов // Материалы международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий. Международный форум по нанотехнологиям, Москва, 3−5 дек. 2008. -2008 г.-С. 516−518.
- Аммон Л.Ю. Нанокомпозиты и наноматериалы в наукоемких технологиях защитных покрытий / Аммон Л. Ю., Марголин В. И. // Материалы научно-технического семинара «Вакуумная техника и технология 2009». — СПб., 9−11 июня 2009. 2009 г. — С. 39 — 40.
- Аммон Л.Ю. Моделирование процесса роста наночастиц методом ограниченной диффузией агрегации // Материалы II Всероссийской школы семинара студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «НАНОМАТЕРИАЛЫ». Рязань: РГРТУ, 2009. 2009 г. -С. 132 — 135.
- Жабрев В.А. Роль наночастиц в химии наноразмерного состояния / Аммон Л. Ю., Марголин В. И., Жабрев В. А., Чуппина C.B. // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2010 г., № 1 — С. 2 — 10.
- Аммон Л.Ю. Моделирование процессов синтеза тонкопленочных структур / Аммон Л. Ю., Тупик В. А., Чуппина C.B. // Материалы XXI Всероссийского совещания по температуроустойчивым функциональным покрытиям. С.-Пб., 26−28 апр. 2010. — 2010 г. — С. 78 -79.
- Жабрев В.А. Факторы, определяющие состав и строение наночастицы / Аммон Л. Ю., Жабрев В. А., Марголин В. И., Чуппина С. В. // Нанотехнологии. Экология. Производство. 2010 г., № 1(3) — С. 110 -121.
- Аммон Л.Ю. Моделирование процесса синтеза наноразмерных пленок // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов, Тверь, 2010.-2010 г., Выпуск № 2 С. 5 — 9.
- Аммон Л.Ю. Моделирование процесса образования органо-неорганических гибридов при щелочном гидролизе силикатов // Материалы XI Молодежной научной конференции Института химии силикатов РАН. С.-Пб., 9 дек. 2010. — 2010 г. — С. 12 — 14.
- Аммон Л.Ю. Компьютерное моделирование процесса образования наночастиц при золь-гель синтезе // Материалы XXV международной чугаевской конференции по координационной химии, Суздаль, 6−11 июн. 2011.-2011 г.-С. 219−229.
- Аммон Л.Ю. Компьютерное моделирование процесса образования наночастиц при золь-гель синтезе // Материалы XI международнойконференции «Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах» Иваново, 10−14 окт. 2011.-2011 г. — С. 34.