В начале поиска реалистичной модели прочности аллотропных модификаций углерода
Автор: Даниил Козлов
Руководитель: Просекин Михаил Юрьевич
Достижения: победа там, победа здесь
Аллотропия свойственна многим химическим элементам. Одним из абсолютных рекордсменов является углерод. Если различия таких аллотропных модификаций как алмаз и графит видно невооруженным глазом, то различие внешне одинаковых модификаций нужно еще наблюдать.
Интересующей задачей являлось не столько найти различие между разными, но схожими аллотропными модификациями углерода, а объяснить, почему разница есть и попробовать посчитать эту разницу. Предметом исследования являлись различные однослойные углеродные нанотрубки и графеновый лист. Основным различиям для таких углеродных форм является параметр, который задает направление скрученности и размер нанотрубок – это хиральность. Хиральность – очень тонкий параметр аллотропии, однако даже он дает ощутимую разницу в вычислениях. Особый интерес представляет численный расчет физических параметров, таких как энергия взаимодействия единичного атома, с выбранной системой.
Цель и Задачи
- Поиск подходов к исследованию взаимодействия внутри каркасных наностуктур.
- Экспериментальное изучение наиболее прочных углеродных наноструктур
- Обзор литературы и анализ потенциалов взаимодействия между атомами каркасных молекул
- Создание геометрической модели нанотрубок с различной хиральностью, численное моделирование и написание программы подсчета потенциалов взаимодействия с учетом хиральности
- Расчет энергии связи на атом для выбранных пакетов потенциалов и анализ результатов, оценка степени их согласованности
В результате расчетов мы получили зависимость удельной энергии связи от хиральности нанотрубок, которая монотонно растет. Второй интересный вывод, заключается в том, что относительное поведение различных потенциалов одинаково, абсолютные значения отличаются. В-третьих, в результате работы стало понятно, что для понимания природы подобных объектов нужна другая постановка задачи при выборе потенциалов, а возможно требуется и пересмотр метрики пространства.