Кафедра
математического моделирования систем и процессов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Образование - это то, что остается, когда забываешь все, что изучал в школе. (Альберт Эйнштейн)

13 апреля 2018 года на научном семинаре кафедры состоится представление работы Алексея Юрьевича Федотова

"Многоуровневое математическое моделирование процессов формирования наноструктур в газовой среде".

Направление 05.13.18 — ММЧМиКП (совет ПНИПУ)

Федотов Алексей Юрьевич - старший научный сотрудник ИМ УрО РАН, доцент кафедры "Нанотехнологии и микросистемная техника" ИжГТУ имени М.Т. Калашникова 

 

Время и место15.30 13 апреля 2018 года, ауд. 316 корпус В (комплекс ППИ).

 

 Аннотация.

Расширение области применения продукции на новые сферы и создание наукоемкой продукции в наноиндустрии возможно только совместно с развитием фундаментальной науки в данной отрасли. Теоретические исследования за счет моделирования позволяют сократить объем проводимых дорогостоящих и трудоемких экспериментов, определить и сформулировать основные закономерности в поведении наноматериалов. Отдельным перспективным направлением математического моделирования является выявление новых свойств наноматериалов, прогнозирование их параметров и поведения в процессе эксплуатационного воздействия. Целевыми объектами исследований в работе являются наноструктурные и наноразмерные материалы, имеющие хотя бы один пространственный или объемный параметр в наномасштабе, благодаря чему их эксплуатационные характеристики и функциональное поведение в выгодную сторону отличает данный класс веществ от обычных макрообъектов.

В работе математические модели для теоретического исследования наносистем доработаны и усовершенствованы с целью их адаптации для воздушных, газовых и аэрозольных сред. В отличие от существующих подходов и алгоритмов построенная методика позволяет наблюдать за эволюцией наносистемы на протяжении всего ее жизненного цикла, начиная от уровня строения атомов и молекул и заканчивая макросвойствами. Также ранее существующие модели в области мезомасштабов были преимущественно ориентированы на описание свойств твердофазных материалов. В работе для уровня мезодинамики впервые описаны уравнения движения, взаимодействия и конденсации нанообъектов в газовой среде, учитывающая вращение наночастиц, их объединение, увеличение пространственных и временных масштабов системы.

Объектом исследования являются процессы движения, взаимодействия, образования и роста наноструктур, формируемых в газовой среде. Предметом исследования являются: математические модели, включающие уравнения квантовой механики, молекулярной динамики и мезодинамики частиц и описывающие движение атомов, молекул и наноструктур. Также предметом исследования являются численные алгоритмы и проблемно-ориентированные программные комплексы для расчета процессов формирования и взаимодействия наноструктур.

Цель работы заключается в разработке методики и универсальной многоуровневой математической модели с возможностью применения к широкому спектру задач и технологий для мультиаспектного исследования процессов конденсации, движения, формирования и взаимодействия наноструктур.

В работе с помощью математического моделирования решены пять различных задач, в частности исследованы:

-         механизмы образования и роста наноструктур, используемых для питания растений из газовой среды;

-         процессы формирования металлических наночастиц для технологии термического испарения и последующей конденсации;

-         свойства наноструктур аэрозоля специального назначения, используемого в пожаротушащих системах;

-         особенности технологического процесса молекулярно-лучевой эпитаксии на сплошных подложках кремния;

-        процессы образования нанопленок на матрицах пористого оксида алюминия методом дискретного термического испарения порошка в условиях высокого вакуума.

Назад