КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 18-73-10205
НазваниеНовый метод молекулярной динамики с непостоянным полем сил для моделирования транспортных свойств стеклообразных материалов
Руководитель Расковалов Антон Александрович, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл
Конкурс №30 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-706 - Высокопроизводительные вычисления в химическом моделировании
Ключевые слова молекулярная динамика, непостоянное поле сил, стекло, ванадаты, транспортные свойства, электропроводность, полупроводник, протонная проводимость, смешанная проводимость
Код ГРНТИ31.15.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Стеклообразные материалы (или стекла) являются одним из наиболее перспективных классов материалов, поскольку способны образовывать гомогенные системы в широком интервале составов. Растворяя определенные функциональные ионы в объеме стекла можно получить очень широкий спектр свойств. На основе стекол с полупроводниковой и(или) ионной проводимостью возможно создание электродных материалов источников тока, солнечных батарей, фотохромных поверхностей, компонентов микроэлектроники и много другого. Кроме того стекла изотропны, технологичны и не содержат микронеоднородностей, таких как границы зерен в керамике.
В то же время, теоретическое описание полупроводниковых свойств стеклообразных материалов существенно отстает от подходов, применяемых к кристаллическим телам. Причина этого заключается в отсутствии кристаллической решетки в стеклах, а, следовательно, невозможности использовать периодические функции, существенно облегчающие математическое моделирование свойств вещества. Выход из данной ситуации представляется в использовании численных экспериментов. Однако один из наиболее удобных методов, классическая молекулярная динамика (МД), не оперирует понятием электронного переноса, поскольку рассматривает моделируемую систему исключительно как множество материальных точек, взаимодействующих по законам классической механики. Электронный перенос же, по своей природе, является явлением квантово-механическим. Включить квантовые эффекты в молекулярную динамику был призван метод Кара и Паринелло, в котором движение ядер описывается законами классической механики, а для рассмотрения поведения электронной подсистемы решаются квантово-механические уравнения. Общим недостатком подобных методов является высокие требования к вычислительным ресурсам, что приводит к ограничению размеров моделируемой системы небольшим числом атомов. При этом теряется одно из ключевых преимуществ метода молекулярной динамики, её статистическая значимость. Другой проблемой квантово-химических вычислений является неоднозначность выбора базисных функций и невозможности выделить последовательность прыжков электрона от одного центра локализации к другому. Разрабатываемый в данном проекте метод, фактически, является комбинацией метода молекулярной динамики и перколяционных моделей, только в отличие от обычных перколяционных задач узлы здесь не являются неподвижными, а участвуют в тепловом движении. Ещё одним преимуществом предлагаемого исследования является возможность сопоставления результатов вычислений с реальными свойствами материалов.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ