Энергетика и упругие свойства больших нано-объектов: безорбитальный подход на основе теории функционала плотности
(Стр. 11-17)
Подробнее об авторах
Заводинский Виктор Григорьевич
Хабаровское отделение Института прикладной математики Дальневосточного отделения Российской академии наук
г. Хабаровск, Российская Федерация Горкуша Ольга Александровна
Военная академия связи имени маршала Советского Союза С.М. Буденного
г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
Хабаровское отделение Института прикладной математики Дальневосточного отделения Российской академии наук
г. Хабаровск, Российская Федерация Горкуша Ольга Александровна
Военная академия связи имени маршала Советского Союза С.М. Буденного
г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
Нажимая на кнопку купить вы соглашаетесь с условиями договора оферты
Уважаемый покупатель, статья находится в архивном доступе. По факту оплаты для ее получения отправьте запрос по электронной почте urvak@urvak.ru
Аннотация:
В рамках полноэлектронной версии безорбитального подхода на основе теории функционала плотности рассчитаны энергия когезии Ecoh и объемный модуль упругости B больших наносистем: Cn, Sin, Aln и Tin, где количество атомов n достигает для углерода и кремния 4096, для алюминия - 23 328, для титана - 2662. Наносистемы взяты как фрагменты соответствующих кристаллических твердых тел. Определено, что Ecoh и B стремятся к их значениям, характерным для массивных материалов. Таким образом, убедительно показано, что наш безорбитальный подход может быть успешно использован для исследования механических свойств больших наносистем.
Образец цитирования:
Заводинский В.Г., Горкуша О.А., (2021), ЭНЕРГЕТИКА И УПРУГИЕ СВОЙСТВА БОЛЬШИХ НАНО-ОБЪЕКТОВ: БЕЗОРБИТАЛЬНЫЙ ПОДХОД НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ ФУНКЦИОНАЛА ПЛОТНОСТИ. Computational nanotechnology, 2 => 11-17.
Список литературы:
Hohenberg H., Kohn W. Inhomogeneous electron gas // Physical Review. 1964. No. 136. Pp. B864-B871.
Perdew J.P., Zunger A.S. Self-interaction correction to density functional approximation for many-electron systems // Physical Review. 1981. No. 23. Pp. 5048-5079.
Ceperley D.M., Alder B.J. Ground state of the electron gas by a stochastic method // Physical Review. 1980. No. 45. Pp. 566-569.
Thomas L.H. The calculation of atomic field // Proc. Cambr. Phil. Soc. 1927. No. 23. Pp. 542-548.
Fermi E. Un metodo statistic per la determinazione lcune priorieta dell’atomo // Rend. Accad. Lincei. 1927. No. 6. Pp. 602-607.
v. Weizsacker C.F. Theorie de Kernmassen // Z. Physik. 1935. No. 96. Pp. 431-458.
Kohn W., Sham J.L. Self-consistent equations including exchange and correlation effects // Phys. Rev. 1965. No. 40. Pp. A1133-A1138.
Gomez S., Gonzalez L.E., Gonzalez D.J. et al. Orbital free ab initio molecular dynamic study of expanded liquid Cs // Non-Cryst. Solids. 1999. No. 250-252. Pp. 163-167.
Wang Y.A., Carter E.A. Orbital-free kinetic-energy density functional theory. In: Theoretical methods in condensed phase chemistry. Schwartz, S.D.: Springer, Dordrecht, 2002. Pp. 117-184.
Huajie Chen, Aihui Zhou. Orbital-free density functional theory for molecular structure calculations // Numerical Mathematics: Theory, Methods and Applications. 2008. No. 1. Pp. 1-28.
Hung L., Carter E.A. Accurate simulations of metals at the mesoscale: Explicit treatment of 1 million atoms with quantum mechanics // Chem. Phys. Lett. 2009. No. 475. Pp. 163-170.
Karasiev V.V., Chakraborty D., Trickey S.B. Progress on new approaches to old ideas: Orbital-free density functionals. In: Many-electron approaches in physics, chemistry and mathematics. Mathematical physics studies. V. Bach, S.L. Delle (eds.). Schwartz, S.D.: Springer, Dordrecht, 2014. Pp. 113-135.
Sarry A.M., Sarry M.F. To the density functional theory // Physics of Solid State. 2012. No. l54 (6). Pp. 1315-1322.
Bobrov V.B., Trigger S.A. The problem of the universal density functional and the density matrix functional theory // J. Exper. Theor. Phys. 2013. No. 116 (4). Pp. 635-640.
Zavodinsky V.G., Gorkusha O.A. On a possibility to develop a full-potential orbital-free modelling approach // Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2019. No. 9 (4). Pp. 402-409.
Заводинский В.Г., Горкуша О.А. Полноэлектронный безорбитальный метод моделирования атомных систем: первый шаг // Computational nanotechnology. 2019. Т. 6. № 3. С. 72-76.
Fuchs M., Scheffler M. Ab initio pseudopotentials for electronic structure calculations of poly-atomic systems using density-functional theory // Comp. Phys. Commun. 1999. No. 119. Pp. 67-98.
Houqian Sun, Yun Ren, Zhaofeng Wu, Ning Xu. Density functional calculation of the growth, electronic and bonding properties of titanium clusters Tin (n = 2-20) // Computational and Theoretical Chemistry. 2015. No. 1062. Pp. 74-83.
Waschi H.P., Stoll H., Preuß H. Ab-initio and PCILO calculations of diamond clusters and the corresponding saturated hydrocarbons // Z. Naturforsch. 1978. No. 83. Pp. 358-365.
Robertson J. Diamond-like amorphous carbon // Materials Science and Engineering R. 2002. No. 37. Pp. 129-281.
Ahlrichs R., Elliott S.D. Clusters of aluminium, a density functional study // Phys. Chem. Chem. Phys. 1999. No. 1. Pp. 13-21.
Kiohara V.O., Carvalho E.F.V., Paschoal C.W.A. et al. DFT and CCSD(T) electronic properties and structures of aluminum clusters: Alnx (n = 1-9, x = 0, ±1) // Chemical Physics Letters. 2013. No. 568-569. Pp. 42-48.
Wei S.H., Zeng Zhi, You J.Q. et al. A density-functional study of small titanium clusters // J. Chem. Phys. 2000. No. 113. Pp. 11127-11133.
Tomanek D.S. Calculation of magic numbers and the stability of small Si clusters // Phys. Rev. Lett. 1986. No. 56 (10). Pp. 1055-1058.
Xiaolei Zhu, Zeng X.C. Structures and stabilities of small silicon clusters: Ab initio molecular-orbital calculations of Si7-Si11 // Journal of Chemical Physics. 2003. Vol. 118. No. 8. Pp. 3558-3570.
Заводинский В.Г., Чибисов А.Н., Гниденко А.А., Алейникова М.А. Tеоретическое исследование упругих свойств малых наночастиц с различными типами межатомных связей // Механика композиционных материалов и конструкций. 2005. Т. 11. № 3. С. 337-346.
Вахрушев А.В., Шушков А.А. Моделирование упругой реакции наночастиц на силовое воздействие // Известия Института математики и информатики. 2006. № 2 (36). С. 125-128.
Gerard C., Pizzagalli L. Mechanical behavior of nanoparticles: Elasticity and plastic deformation mechanisms // Journal Pramana of Indian Academy of Sciences. Physics. 2015. Vol. 84. No. 6. Pp. 1041-1048.
Nysten B., Frétigny Ch., Cuenot S. Elastic modulus of nanomaterials: Resonant contact-AFM measurement and reduced-size effect // Proc. SPIE Conf. Vol. 5766: Testing, Reliability, and Application of Micro- and Nano-Material Systems IIIª (SPIE, Bellingham, 2005). R.E. Geer, N. Meyendorf, G.Y. Baaklini, B. Michel (eds.). Pp. 78-88.
Qiong Wu, Wei-shou Miao, Yi-du Zhang et al. Mechanical properties of nanomaterials: A review // Nanotechnol. Rev. 2020. No. 9. Pp. 259-273.
Луняков Ю.В., Балаган С.А. Модуль упругости кремниевых и германиевых фуллеренов Si60 и Ge60 // Физика твердого тела. 2015. Т. 57. Вып. 6. С. 1058-1063.
Магомедов М.Н. Зависимость упругих свойств от размера и формы нанокристалов алмаза, кремния и германия // Журнал технической физики. 2014. Т. 84. Вып. 11. C. 80-90.
Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A., Holavkin M.N. Soft elastic behavior of nanometer silicon particles: Computer simulation // Phys. of Low-Dim. Struct. 1999. No. 9/10. Pp. 49-56.
Perdew J.P., Zunger A.S. Self-interaction correction to density functional approximation for many-electron systems // Physical Review. 1981. No. 23. Pp. 5048-5079.
Ceperley D.M., Alder B.J. Ground state of the electron gas by a stochastic method // Physical Review. 1980. No. 45. Pp. 566-569.
Thomas L.H. The calculation of atomic field // Proc. Cambr. Phil. Soc. 1927. No. 23. Pp. 542-548.
Fermi E. Un metodo statistic per la determinazione lcune priorieta dell’atomo // Rend. Accad. Lincei. 1927. No. 6. Pp. 602-607.
v. Weizsacker C.F. Theorie de Kernmassen // Z. Physik. 1935. No. 96. Pp. 431-458.
Kohn W., Sham J.L. Self-consistent equations including exchange and correlation effects // Phys. Rev. 1965. No. 40. Pp. A1133-A1138.
Gomez S., Gonzalez L.E., Gonzalez D.J. et al. Orbital free ab initio molecular dynamic study of expanded liquid Cs // Non-Cryst. Solids. 1999. No. 250-252. Pp. 163-167.
Wang Y.A., Carter E.A. Orbital-free kinetic-energy density functional theory. In: Theoretical methods in condensed phase chemistry. Schwartz, S.D.: Springer, Dordrecht, 2002. Pp. 117-184.
Huajie Chen, Aihui Zhou. Orbital-free density functional theory for molecular structure calculations // Numerical Mathematics: Theory, Methods and Applications. 2008. No. 1. Pp. 1-28.
Hung L., Carter E.A. Accurate simulations of metals at the mesoscale: Explicit treatment of 1 million atoms with quantum mechanics // Chem. Phys. Lett. 2009. No. 475. Pp. 163-170.
Karasiev V.V., Chakraborty D., Trickey S.B. Progress on new approaches to old ideas: Orbital-free density functionals. In: Many-electron approaches in physics, chemistry and mathematics. Mathematical physics studies. V. Bach, S.L. Delle (eds.). Schwartz, S.D.: Springer, Dordrecht, 2014. Pp. 113-135.
Sarry A.M., Sarry M.F. To the density functional theory // Physics of Solid State. 2012. No. l54 (6). Pp. 1315-1322.
Bobrov V.B., Trigger S.A. The problem of the universal density functional and the density matrix functional theory // J. Exper. Theor. Phys. 2013. No. 116 (4). Pp. 635-640.
Zavodinsky V.G., Gorkusha O.A. On a possibility to develop a full-potential orbital-free modelling approach // Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2019. No. 9 (4). Pp. 402-409.
Заводинский В.Г., Горкуша О.А. Полноэлектронный безорбитальный метод моделирования атомных систем: первый шаг // Computational nanotechnology. 2019. Т. 6. № 3. С. 72-76.
Fuchs M., Scheffler M. Ab initio pseudopotentials for electronic structure calculations of poly-atomic systems using density-functional theory // Comp. Phys. Commun. 1999. No. 119. Pp. 67-98.
Houqian Sun, Yun Ren, Zhaofeng Wu, Ning Xu. Density functional calculation of the growth, electronic and bonding properties of titanium clusters Tin (n = 2-20) // Computational and Theoretical Chemistry. 2015. No. 1062. Pp. 74-83.
Waschi H.P., Stoll H., Preuß H. Ab-initio and PCILO calculations of diamond clusters and the corresponding saturated hydrocarbons // Z. Naturforsch. 1978. No. 83. Pp. 358-365.
Robertson J. Diamond-like amorphous carbon // Materials Science and Engineering R. 2002. No. 37. Pp. 129-281.
Ahlrichs R., Elliott S.D. Clusters of aluminium, a density functional study // Phys. Chem. Chem. Phys. 1999. No. 1. Pp. 13-21.
Kiohara V.O., Carvalho E.F.V., Paschoal C.W.A. et al. DFT and CCSD(T) electronic properties and structures of aluminum clusters: Alnx (n = 1-9, x = 0, ±1) // Chemical Physics Letters. 2013. No. 568-569. Pp. 42-48.
Wei S.H., Zeng Zhi, You J.Q. et al. A density-functional study of small titanium clusters // J. Chem. Phys. 2000. No. 113. Pp. 11127-11133.
Tomanek D.S. Calculation of magic numbers and the stability of small Si clusters // Phys. Rev. Lett. 1986. No. 56 (10). Pp. 1055-1058.
Xiaolei Zhu, Zeng X.C. Structures and stabilities of small silicon clusters: Ab initio molecular-orbital calculations of Si7-Si11 // Journal of Chemical Physics. 2003. Vol. 118. No. 8. Pp. 3558-3570.
Заводинский В.Г., Чибисов А.Н., Гниденко А.А., Алейникова М.А. Tеоретическое исследование упругих свойств малых наночастиц с различными типами межатомных связей // Механика композиционных материалов и конструкций. 2005. Т. 11. № 3. С. 337-346.
Вахрушев А.В., Шушков А.А. Моделирование упругой реакции наночастиц на силовое воздействие // Известия Института математики и информатики. 2006. № 2 (36). С. 125-128.
Gerard C., Pizzagalli L. Mechanical behavior of nanoparticles: Elasticity and plastic deformation mechanisms // Journal Pramana of Indian Academy of Sciences. Physics. 2015. Vol. 84. No. 6. Pp. 1041-1048.
Nysten B., Frétigny Ch., Cuenot S. Elastic modulus of nanomaterials: Resonant contact-AFM measurement and reduced-size effect // Proc. SPIE Conf. Vol. 5766: Testing, Reliability, and Application of Micro- and Nano-Material Systems IIIª (SPIE, Bellingham, 2005). R.E. Geer, N. Meyendorf, G.Y. Baaklini, B. Michel (eds.). Pp. 78-88.
Qiong Wu, Wei-shou Miao, Yi-du Zhang et al. Mechanical properties of nanomaterials: A review // Nanotechnol. Rev. 2020. No. 9. Pp. 259-273.
Луняков Ю.В., Балаган С.А. Модуль упругости кремниевых и германиевых фуллеренов Si60 и Ge60 // Физика твердого тела. 2015. Т. 57. Вып. 6. С. 1058-1063.
Магомедов М.Н. Зависимость упругих свойств от размера и формы нанокристалов алмаза, кремния и германия // Журнал технической физики. 2014. Т. 84. Вып. 11. C. 80-90.
Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A., Holavkin M.N. Soft elastic behavior of nanometer silicon particles: Computer simulation // Phys. of Low-Dim. Struct. 1999. No. 9/10. Pp. 49-56.
Ключевые слова:
безорбитальный подход, полноэлектронный потенциал, теория функционала плотности, моделирование, наноматериалы.
Статьи по теме
05.13.18 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И КОМПЛЕКСЫ ПРОГРАММ Страницы: 80-85 DOI: 10.33693/2313-223X-2019-6-3-80-85 Выпуск №15633
ПОЛНОЭЛЕКТРОННЫЙ БЕЗОРБИТАЛЬНЫЙ МЕТОД МОДЕЛИРОВАНИЯ АТОМНЫХ СИСТЕМ: ПЕРВЫЙ ШАГ
квантовое моделирование
теория функционала плотности
безорбитальный подход
кинетический функционал
Подробнее
6. ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ Страницы: 107-113 Выпуск №9675
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СДВИГОВОГО РАЗРУШЕНИЯ В ТИТАНЕ КАК НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ ПРОЦЕССА ТРЕНИЯ ОДНОРОДНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
моделирование
теория функционала плотности
метод псевдопотенциала
сдвиговое разрушение
титан
Подробнее
МОДЕЛИРОВАНИЕ НАНОСИСТЕМ И НАНОЭЛЕКТРОНИКА Страницы: 11-16 Выпуск №3497
НА ПУТИ К МОДЕЛИРОВАНИЮ БОЛЬШИХ НАНОСИСТЕМ НА АТОМНОМ УРОВНЕ
моделирование
функционал плотности
безорбитальный подход
димеры
Подробнее
Разработка функциональных наноматериалов на основе наночастиц и полимерных наноструктур Страницы: 29-36 DOI: 10.33693/2313-223X-2020-7-3-29-36 Выпуск №17377
Исследование энергетики углеродных нанотрубок безорбитальным методом в рамках теории функционала плотности
квантовое моделирование
теория функционала плотности
безорбитальный подход
углеродные нанотрубки
quantum modeling
Подробнее
1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И КОМПЛЕКСЫ ПРОГРАММ Страницы: 30-34 Выпуск №6518
НОВЫЙ ШАГ К МОДЕЛИРОВАНИЮ БОЛЬШИХ НАНОСИСТЕМ, СОДЕРЖАЩИХ АТОМЫ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ
теория функционала плотности
безорбитальный подход
атомы разного типа
функционал кинетической энергии
Подробнее
5. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ЭКОНОМИКИ 08.00.13 Страницы: 148-153 Выпуск №18204
Разработка индикативной системы оценки уровня «счастья» с использованием глобальных индексов, включая человеческий капитал
регрессионный анализ
корреляция
моделирование
прогнозирование
ВВП на душу населения
Подробнее
ЭРГОНОМИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ Страницы: 95-100 DOI: 10.336 9 3/2313- 223X - 2019 - 6 - 2- 9 5- 1 Выпуск №15585
МЕТОДЫ ОЦЕНКИ РАБОЧЕГО МЕСТА ЭКИПАЖА В ПРОЦЕССЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАБИНЫ ПЕРСПЕКТИВНОГО АВИАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА
компоновка кабины экипажа
информационно-управляющее поле
стенд поисковых исследований
аппаратно-программный комплекс
эргономические показатели
Подробнее
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ Страницы: 146-150 Выпуск №11955
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАНАНОРАЗМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ TI, TIN И ZRN
модуль Юнга
модуль сдвига
моделирование
растяжение поверхности
трещины
Подробнее
Нанотехнологии и наноматериалы Страницы: 193-213 DOI: 10.33693/2313-223X-2024-11-1-193-213 Выпуск №95385
Импульсный туннельный эффект: фундаментальные основы и перспективы применения
импульсный туннельный эффект
когерентное излучение
функциональные материалы
сверхпроводимость
наноматериалы
Подробнее
Системный анализ, управление и обработка информации Страницы: 9-18 DOI: 10.33693/2313-223X-2021-8-4-9-18 Выпуск №20323
Анализ перспектив применения технологии интернета вещей в электроэнергетической отрасли
интернет вещей
предсказательное техническое обслуживание
экономическая эффективность
окупаемость
моделирование
Подробнее
