Математическое моделирование наноструктур

[NanoTex]

Меня интересуют алгоритмы моделирования структур состоящий из атомов. Число атомов от нескольких до миллиарда. Тут pcnews.ru/news/sciencedaily-eliot-fang-cray-124104.html пишут что моделируют. Буду благодарен за ссылки на описание подходящих мат. методов и их реализации на общеизвестных алгоритмических языках.

[photon]

Моделируют. В зависимости от числа частиц используют несколько методов. Подниму конспекты, нарисую какие-то ключевые слова и ссылки в течение нескольких дней. Универсальных методов, позволяющих хорошо моделировать в таком широком диапазоне не встречал

Добавлено спустя 1 минуту 4 секунды:

photon:

Переехали из Дискуссионного в основной раздел

[NanoTex]

Спасибо. Буду ждать.

[Freude]

Если Вас интересуют именно методы, а не пакеты и приложения для... , то тут с русскоязычной литературой проблемы. Искать по ключевым словам (лучше всего в http://prola.aps.org или www.google.com):

1) Density Functional Theory
2) Empirical thight-binding approach
3) Dynamical mean field theory

[photon]

Freude все верно написал, а я постараюсь добавить только некоторые имена и работы, которые нам рекомендовали в курсе Multiscale modeling in nanostructures:


1. P. Hohenberg and W. Kohn, Phys.Rev. B, 136, 864, (1964)
2. W. Kohn and L.J. Sham, Phys. Rev.A., 140, 1133, (1965)
3. Parr & Yang: Density functional theory of atoms, moecules and solids
ISBN: 0195042794
4. Dreizler & Gross: Density functional theory
ISBN: 3540519939
5. A Primer in density functional theory by C. Fiolhais, F. Nogueira, M. Marques
ISBN: 3540030832
6. Bonding and structure of molecules and solids by D.G. Pettifor
ISBN: 0198517866
7. Electronic structure and properties of solids: the physics of the chemical bond by W.A. Harrison
ISBN: 0486660214
8. T. Frauenheim, et al., J. Phys. Condens. Matter, 14, 3015, (2002)
9. C.H. Xu, et al., J. Phys. Condens. Matter, 4, 6047, (1992)
10. C.Z. Wang, et al. Comput Mater. Sci., 7, 315, (1997)
11. B.N. Davidson, W.E. Pickett, Phys.Rev.B, 49, 11253, (1994)
12. Tersoff, Simple bond order potentials, Phys.Rev.B, 39, 5566 (1989)
13. D.W. Brenner, et al., J. Phys.: Condens Matter, 14, 783, (2002)
14. N. Marks, J. Phys.: Condens Matter, 14, 2901, (2002)
15. D.G. Pettifor, I.I. Oleinik, Phys. Rev.B, 59, 8487, (1999)
16. I.I. Oleinik, D.G. Pettifor, Phys. Rev.B, 59, 8500, (1999)
17. D.G. Pettifor, I.I. Oleinik, Phys. Rev.B, 65, 172103, (2002)
18. K. Albe, et al., Phys.Rev. B, 75, 195124, (2002).
19. M.J. Stott and E. Zaremba, Phys.Rev. B, 22, 1564, (1979)
20. M.S. Daw and M.I. Baskes, Phys. Rev. Lett., 50, 1285, (1983)
21. M.S. Daw and M.I. Baskes, Phys. Rev. B, 50, 6443, (1984).


Временно прерву написание. Продолжу через несколько часов

[MOPO3OB]

вот наверно самый продвинутый спец, по мат моделированию процессов взаимодействию света с наноструктурами

http://wealth.livejournal.com/524025.html

к тому ж русскоязычник ...и активен на форумах, когда-то выступал с очень интересными вещами на Сайтехе... и не только с наноструктурами..
Мой коллега по "Научной кунсткамере" , я уж не могу сказать, кто из нас стал первый собирать "научные"нелепости в сети

[photon]

продолжим:

22. M.W.Finnis and J.E. Sinclair, Philos. Mag. A, 50, 54, (1984)
23. G.J. Ackland and R. Thetford, Philos. Mag. A, 56, 15, (1987)
24. K.W. jacobsen, J.K. Norskov, and M.J. Puska, Phys.Rev.B, 25, 7423, (1987)
25. S.M. Foiles, M.I. Baskes, and M.S. Daw, Phys.Rev.B, 33, 7983, (1986)
26. R.A. Johnson, Phys.Rev.B, 37, 3924, (1988)
27. R.A. Johnson, Phys.Rev.B, 39, 12554, (1989)
28. R.A. Johnson and D.J. Oh, J. Mater. Res, 4, 1195, (1989)
29. D.J. Oh and R.A. Johnson, J. Mater. Res, 3, 471, (1988)
30. D.J. Oh and R.A. Johnson, Atomistic simulations of materials, ed. Vitek, Srolowitz (Plenum, NY, 1989)
31. Kohlhoff, Gumbsch, Fischmeister, Phil.Mag.A, 64, 851, (1991)
32. Tadmor, Ortiz, Phillips, Phil.Mag.A, 73, 1529, (1996)
33. Moseler, Nordiek, Haberland, Phys.Rev.B, 56, 15439, (1997)
34. Broughton, Abraham, Bernstein, Kaxiras, Phys.Rev.B, 60, 2391, (1999)
35. Crystals, defects and microstructures by Rob Phillips
ISBN: 3551566666
36. Understanding molecular simulation by Daan Frenkel, Berend J. Smit
ISBN: 0122673514
37. Computer simulation of liquids by M.P. Allen, D.J. Tildesley,
ISBN: 0198556454
38. H. Haberland, Clusters of atoms and molecules I, Springer, 52, 1994
39. H. Haberland, Clusters of atoms and molecules II, Springer, 56, 1994
40. Paul-Gerhard Reinhard, Eric Suraud, Introduction to cluster dynamics, Wiley 2003
ISBN: 3527403450

Добавлено спустя 5 минут 47 секунд:

Обо всем этом нам читал M. Moseler (Fraunhofer-Institute for Mechanics of Materials & Freiburg materials Research Center, Freiburg, Germany) - советую поискать еще и его работы или связаться с ним - видный дядька (см. например Moseler, Landman, Science 289, 1165 (2000)).

[NanoTex]

Всем большое спасибо, буду разбираться

[vasiliyhohlov]

Может быть не по теме, но не подскажете где взять потенциалы для моделирования ? Интересуют соединения металлов 5й группы и углерода, азота и кислорода.

Спасибо!

[GAA]

Многочастичный потенциал для кремния, углерода и углеводородов:
1. J. Tersoff, New Empirical Approach for the Structure and Energy of Covalent Systems, Phys. Rev. B, vol. 37, no. 12, pp. 6991-7000, 1988.
2. J. Tersoff, Empirical Interatomic Potential for Silicon with Improved Elastic Properties, Phys. Rev. B, vol. 38, no. 14, pp. 9902-9905, 1988.
3. J. Tersoff, Modeling solid-state chemistry: Interatomic potentials for multicomponent systems, Phys. Rev. B 39, 5566 (1989); Erratum.
4. D.W. Brenner, Empirical Potential for Hydrocarbons for Use in Simulating the Chemical Vapor Deposition of Diamond Films, Phys. Rev. B, vol. 42, pp.9458-9471, 1990.
5. D. W. Brenner, O. A. Shenderova, J. A. Harrison, S. J. Stuart, B. Ni and S. B. Sinnott, A Second-Generation Reactive Empirical Bond Order (REBO) Potential Energy Expression for Hydrocarbons, J. Phys.: Condens. Matter, vol. 14, pp. 783-802, 2002.

[photon]

GAA писал(а):

Tersoff

Да, это классика

[fuzzy2006]

Здравствуйте!
Работаю в политехническом институте, занимаю математическим моделированием электромагнитных полей (электрические двигатели и генераторы, индукционный нагрев, индукционная плавка), немного магнитной гидродинамикой. Все считаю на основе метода конечных элементов. Всему научился сам самоучкой.
Сейчас вот думаю потихоньку с товарищем в рамках саморазвития начать осваивать тему "моделирование наноструктур" но не знаю с чего начать и у кого спросить помощи.
Если есть специалисты в этой области, сообщите пожалуйста
1. с чего начать читать и в каком порядке?
2. алгоритмы и программы для моделирования наноструктур придетсья с нуля разрабатывать самому?! или есть какие то универсальные программные средства?
3. насколько реально заниматься этим направлением на довольно таки скромном компьютере (Intel Core-i7 920, 12 Гб оперативной памяти)? В принципе в перспективе могу подэкономить денег на еде и купить еще 12 Гб оперативной памяти, но не знаю поможет ли это. Думал о возможности освоить вычисления на GPU, но тоже не знаю насколько это перспективно и поможет ли в этом случае.
4. Может ли это моделирование наноструктур быть полезно в технической науке и в частности в электротехнологиях (индукционный нагрев и закалка) или электромеханике (двигатели)?!
Мне бы проще было бы этим заниматься если бы я убедил себя и научного руководителя в этом. Вот например всегда стоит задача такая перед нами - закалить титан или железо в высокочастотной установке индукционного нагрева. Тепловой и электромагнитный расчет мы сделать можем, можем рассчитать термонапряжения - но как это влияет на твердость никто не знает. Поэтому тут наука такая - полуэмпирическая: помещаем в индуктор заготовку, греем с одной частотой и с одной скоростью, а потом поливаем водичкой. Затем греем другую заготовку с другой скоростью и/или с другой чатсотой поливаем водичкой, а материаловеды смотрят в микроскоп и что то бормочат о твердости и т.д. и на основе этих опытов выбираем режим работы и технологию закалки. Дак вот как научиться "предсказывать"/моделировать все эти превращения в структуре металла и возможно ли это никто не знает.
Или вот проектируем электрический двигатель с постоянными магнитами. А постоянные магниты производят люди на заводе методом порошковой металлургии и есть предприятия в нашем городе. Мы (проектирующие электрический двигатель) все время мечтаем что бы они создали постоянный магнит с большой остаточной индукцией...Но тоже эмпирическая наука и практика - никто ничего не может рассчитать толком и не считает сколько и чего надо сыпать и как спекать это все. Может ли здесь помочь моделирование наноструктур?!

Спасибо за ваши комментарии и ответы.

[TralAfi]

fuzzy2006
На счет производительности компьютера не запаривайтесь сильно. Если будет такая ситуация, что программа будет работать более 2х дней то лудше подумать о вычислительном кластере.

[computer]

fuzzy2006 в сообщении #342478 писал(а):

Работаю в политехническом институте, занимаю математическим моделированием электромагнитных полей (электрические двигатели и генераторы, индукционный нагрев, индукционная плавка), немного магнитной гидродинамикой. Все считаю на основе метода конечных элементов. Всему научился сам самоучкой.
Сейчас вот думаю потихоньку с товарищем в рамках саморазвития начать осваивать тему "моделирование наноструктур" но не знаю с чего начать и у кого спросить помощи.
Если есть специалисты в этой области, сообщите пожалуйста
1. с чего начать читать и в каком порядке?

Пока не созданы надежные алгоритмы моделирования атомов и молекул,
и для более крупных наноструктур не получится того эффекта что Вы хотите.
В сплавах с разными типами атомов... очень сложная задача.

fuzzy2006 в сообщении #342478 писал(а):

2. алгоритмы и программы для моделирования наноструктур придетсья с нуля разрабатывать самому?! или есть какие то универсальные программные средства?

Если алгоритм (на русском языке) будет впечатляющим,
то ядро программы и я могу бесплатно написать,в рамках GNU лицензии.
А вообще по большей части самому придется думать.

fuzzy2006 в сообщении #342478 писал(а):

3. насколько реально заниматься этим направлением на довольно таки скромном компьютере (Intel Core-i7 920, 12 Гб оперативной памяти)? В принципе в перспективе могу подэкономить денег на еде и купить еще 12 Гб оперативной памяти, но не знаю поможет ли это. Думал о возможности освоить вычисления на GPU, но тоже не знаю насколько это перспективно и поможет ли в этом случае.

На еде экономить не стоит никогда.Компьютеры быстро совершенствуются,
и через несколько лет у Вас будет дома суперкомпьютер о котором теперь не мечтаете.

fuzzy2006 в сообщении #342478 писал(а):

4. Может ли это моделирование наноструктур быть полезно в технической науке и в частности в электротехнологиях (индукционный нагрев и закалка) или электромеханике (двигатели)?!
Мне бы проще было бы этим заниматься если бы я убедил себя и научного руководителя в этом.

Моделирование наноструктур полезно везде.
Советую подумать о создании частного бизнеса на эту тему.
Самая перспективная отрасль пожалуй фармакология.

[vadim.kukharev]

NanoTex
NanoTex, просьба откликнуться,
удалось найти постановку задачи моделирования наноструктур?
интересуюсь тем же самым

мой мейл [e-mail]