Диссертация (Моделирование физических процессов в твердотельных и жидкокристаллических наноструктурах)
Описание файла
Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Моделирование физических процессов в твердотельных и жидкокристаллических наноструктурах". PDF-файл из архива "Моделирование физических процессов в твердотельных и жидкокристаллических наноструктурах", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физико-математические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве СПбГУ. Не смотря на прямую связь этого архива с СПбГУ, его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой докторскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени доктора физико-математических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ На правах рукописиБедрина Марина ЕвгеньевнаМОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВТВЕРДОТЕЛЬНЫХ И ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХНАНОСТРУКТУРАХ Специальность 05.13.18 – математическое моделирование, численныеметоды и комплексы программДИССЕРТАЦИЯна соискание учёной степенидоктора физико-математических наукНаучный консультантдоктор физико-математических наук,профессор Егоров Николай ВасильевичСанкт-Петербург – 20172ОглавлениеВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................................... 4 ГЛАВА 1.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УЧЕТА МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫХВЗАИМОДЕЙСТВИЙ............................................................................................................... 15 1.1. Методика расчетов квантовохимических характеристик молекулярных комплексовв одноконфигурационном приближении .................................................................................. 16 1.1.1. Определения основных энергетических и структурных характеристикмолекулярных комплексов ......................................................................................................... 16 1.1.1. Метод самосогласованного поля молекулярных орбиталей (ССП МО) и егоиспользование в расчетах энергии взаимодействия ................................................................
26 1.1.2. Определение методом ССП МО составляющих межмолекулярных потенциалов 31 1.1.3. Анализ распределения электронной плотности и учет внешнегоэлектромагнитного поля ............................................................................................................. 36 1.2. Метод функционала электронной плотности ................................................................
41 ГЛАВА 2. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИРОДЫМЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ............................................................... 49 2.1. Природа ион-молекулярных взаимодействий в системе Li+·NH3 .............................. 50 2.2. Перераспределение электронной плотности в ион-молекулярных аквакомплексах иконцепция ионных радиусов Полинга....................................................................................... 55 2.3 Квантово-химический расчет электрооптических параметров связей C-C и C-N всистеме ацетонитрил-катион ......................................................................................................
60 2.4 Учет влияния растворителя на ИК спектры поглощения молекул ацетона иацетонитрила ................................................................................................................................ 63 2.5 Исследование комплексов с внутри- и межмолекулярной водородной связью. ....... 67 2.6 Теоретическая оценка величины барьеров заторможенного вращения молекул вбинарных растворителях............................................................................................................. 74 ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА АДСОРБЦИИ НА ПОВЕРХНОСТИТВЕРДЫХ ТЕЛ ..........................................................................................................................
84 3.1. Адсорбция молекулы воды на поверхности кристалла MgO .......................................85 3.2. Адсорбция молекулы воды на поверхности кристалла ZnO ........................................91 3.3. Адсорбция молекулы воды на поверхности кристалла CaO ........................................93 3.4. Две молекулы воды над MgO ..........................................................................................
94 3.5. Расчет потенциалов взаимодействия молекулы воды с поверхностью ...................... 99 ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ФАЗЫ ............................................................................ 105 4.1. Молекула СВ5. Квантовохимическое исследование .................................................
105 4.2. Структуры и спектральные характеристики димеров CB5 ....................................... 108 4.3. Инфракрасные и электронные спектры поглощения димеров CB5. ......................... 112 4.4. Структуры тримеров CB5 .............................................................................................. 116 34.5. Вычисление физико-химических характеристик тримеров CB5 ............................... 119 4.6. Моделирование ассоциации молекул CB5 под влиянием поля ................................ 121 ГЛАВА 5. НАНОКОНТЕЙНЕРЫ И НАНОСТЕРЖНИ С УГЛЕРОД- ИКРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИМИ СИСТЕМАМИ ................................................................
127 5.1. Компьютерное моделирование структуры 2D-полимеров бакминстерфуллерена .. 128 5.2. Исследование процесса фотогенерации синглетного кислорода .............................. 133 5.3. Моделирование силсесквиоксанов ............................................................................... 144 5.3.1. Моделирование структуры октасилсесквиоксана ...................................................
144 5.3.2. Моделирование структуры додекасилсесквиоксанов ............................................. 148 5.4. Моделирование процесса заполнения молекул фуллерена и додекасилсесквиоксанаводородом ................................................................................................................................... 154 5.5. Моделирование структуры наностержней ................................................................... 159 5.5.1. Наностержни на основе стаффанов...........................................................................159 5.5.2. Наностержни на основе боразозамещенных молекул фуллерена .......................... 165 5.5.3. Наностержня на основе фталоцианината галлия с мостиковыми атомамифтора…..
..................................................................................................................................... 168 ГЛАВА 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ........... 172 6.1. Высокосимметричные фталоцианинаты ......................................................................174 6.2. Моделирование электронных характеристик наноструктур ...................................... 182 6.2.1. Структура и распределение электронной плотности в модельных структурахфталоцианинатов. ......................................................................................................................
182 6.2.2. Структура и распределение электронной плотности в модельных структурахпорфиринов и графена. ............................................................................................................. 188 6.2.3. Оценка потенциалов ионизации исследуемых структур ........................................ 193 6.2.4. Колебательные спектры исследуемых структур...................................................... 198 6.3. Моделирования взаимодействия наноструктур с поверхностью металлов идиэлектриков ..............................................................................................................................
203 ГЛАВА 7. МНОГОЯДЕРНЫЕ ФТАЛОЦИАНИНАТЫ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ . 207 7.1. Фталоцианинаты алюминия .......................................................................................... 208 7.2. Фталоцианинат олова (III) и бис-фталоцианината олова (IV) ................................... 214 7.3. Фталоцианинаты лютеция, иттербия и гадония PcLnCl .............................................
218 7.4. Квантово-химическое исследование бис- и тетракис-фталоцианинатов лютеция ииттербия ...................................................................................................................................... 225 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................................... 230 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ..................................................................................................... 233 ВВЕДЕНИЕ Фундаментальная наука с помощью математического моделированияможет осуществить радикальный прорыв в нанотехнологиях.Для количественной оценки характеристик наноструктур необходимоиспользовать математический аппарат квантовой механики и численныеметоды, что требует применения мощной современной вычислительнойтехники. Уравнения квантовой механики позволяют, не используя никакихисходных данных или параметров, основываясь только на представлениях остроении материи и волновой природе электрона, получить практически с нуля,или как еще говорят ab initio, энергетические, динамические, спектральные,термодинамические и различные другие свойства молекул, которыебудутопределять свойства вещества.Наноструктуры и композитные материалы нередко образуютсяизнейтральных молекул, кластеров и ионов, то есть из соединений имеющихзамкнутую электронную оболочку.
