Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева Кафедра квантовой химии

Компьютерное моделирование процессов нанотехнологий.

Москва 2008 г.

Относительные размеры различных объектов

2

Основные элементы наноматериалов:

•- Квантовые ямы, квантовые проволоки и квантовые точки - системы, в которых имеется размерное квантование движения носителей заряда в одном, двух или трех направлениях.

•- Системы квантовых ям и сверхрешетки – структуры с туннельно-прозрачными барьерами.

•- Фотонные кристаллы – наносистемы, в которых проявлятся зонный фотонный спектр.

•- Магнитные наноструктуры – системы, в которых возможны квантовые переходы между магнитными равновесными состояниями в кластерах.

•- Многослойные нанометровые пленки с разными проводящими свойствами, позволяющие управлять излучением, варьируя слои.

•- Молекулярные наноструктуры – полимеры, молекулярные ансамбли, самоорганизующиеся молекулярные монослои.

•- "Умные" или "функциональные" молекулы – молекулы, свойства которых меняются в зависимости от свойств

окружающей среды или под внешним воздействием.

3

Методы вычислительной химия наноразмерных систем

	неэмпирическая	молекулярная
	квантовая химия
		механика

полуэмпирическая квантовая химия

	квантовая	молекулярная динамика
	статистическая
		и метод Монте-Карло
	механика

4

Аллотропные формы углерода

Деформационная электронная плотность

Фуллерит

Fm3m

а0 = 1.42 нмг/см3

5

Углеродные нанотрубки (10x0) конформации «зигзаг» (слева) и (5,5) конформации «кресло» (справа)

6

Взаимное расположение CNT и молекул растворителя в базовой ячейке для МД моделирования, имеющей форму квадратного параллелепипеда. Ось CNT сонаправлена с осью z базовой ячейки.

7

Воздействие на реакционную способность углеродной нанотрубки посредством механического изгиба или скручивания

Результаты моделирования методом молекулярной динамики двух характерных классических траекторий столкновения водородных атомов со скрученной нанотрубкой

9

Распределение валентной электронной плотности в квантовой точке GaAs (465 атомов)

Ячейка, состоящая из четырех квантовых точек, условно помещенных в вершины квадрата