Автореферат (1149827)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиАндреева Татьяна АнатольевнаМОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ НАНОСИСТЕМСпециальность 05.13.18 – математическое моделирование, численные методыи комплексы программАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург2016Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательномучреждении высшего образования «Санкт-Петербургский государственныйуниверситет».Научный руководитель:доктор физико-математических наук, профессорЕгоров Николай ВасильевичОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук, профессорКнязев Сергей Александрович (СанктПетербургский государственный университеттелекоммуникаций им.

проф. М.А. БончБруевича)доктор физико-математических наук, профессорКоточигов Александр Михайлович (СанктПетербургский государственныйэлектротехнический университет «ЛЭТИ» им.В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ «ЛЭТИ»))Ведущая организация:Федеральное государственное образовательноеучреждение высшего профессиональногообразования «Московский физико-техническийинститут (государственный университет)»Защита состоится «22» июня 2016 года в 16:00 на заседании Диссертационногосовета Д 212.232.50 на базе Санкт-Петербургского государственногоуниверситета по адресу: 198504, г. Санкт-Петербург, Старый Петергоф,Университетский пр., д. 35, ауд.

327.Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просьба направлять по адресу 198504,г. Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский пр., д. 35 ученомусекретарю диссертационного совета Д 212.232.50 Г.И. Курбатовой.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М. ГорькогоСанкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, СанктПетербург, Университетская наб., 7/9 и на сайте http://spbu.ru/Автореферат разослан « » __________ 2016 г.Ученый секретарьДиссертационного совета,доктор физ.-мат.

наук,профессорКурбатова Г. И.2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работыНа сегодняшний день большое значение имеет задача поиска новыхжидкокристаллических (ЖК) веществ, которые активно используются в новейшихтехнологиях электроники, оптоэлектроники, информатики, голографии.Характернымипредставителямиорганическихмолекул,способнымиобразовывать жидкие кристаллы, являются молекулы 4-пентил-4′-цианобифенила(4-cyano-4′-pentylbiphenyl (CB5)) и его аналоги CB6, CB8, CB9.

Для исследованиясвойств этих веществ, необходимо построить математическую модель, котораядолжна учитывать все виды межмолекулярных взаимодействий и изотропнуюконтинуальную среду, создаваемую молекулами окружения. Математическаямодель должна давать возможность оценить изменение характеристик жидкихкристаллов под влиянием дневного и электрического света.

С помощью этоймодели может быть решена задача поиска новых жидкокристаллических веществиразработкапрактическихрекомендацийпоихиспользованиюдляконструирования приборов с заданными характеристиками.Разработка математической модели образования жидкокристаллическойфазы и расчеты физико-химических характеристик вещества представляют собойосновное содержание диссертационной работы. Предложенные в диссертацииматематическая модель и методики расчетов структуры ассоциатов (димерови тримеровCB5),энергийсвязи,дипольныхмоментов,колебательныхи электронных спектров изученных структур и их изменения под влияниемэлектромагнитного поля имеют большое теоретическое и практическое значение.Исследование электронных спектров жидких кристаллов актуально в связис ухудшением характеристик жидкокристаллических дисплеев под влияниемдневного или электрического света.

Колебательные спектры молекул являютсяважнойхарактеристикойвещества,онипозволяютидентифицироватьмолекулярные структуры. Полный набор найденных колебательных частотнеобходим для вычисления термодинамических функций. Таким образом,построение математической модели образования жидкокристаллической фазыявляется крайне актуальной задачей на сегодняшний день.3Цель и задачи исследованияЦелью работы является построение новой модели образования ЖК фазыс последующим решением некоторых частных проблем по определению физикохимических свойств материалов и ликвидация пробелов в теории строенияжидкокристаллических веществ.

Результатом этой работы должна явитьсявыработкапрактическихрекомендацийпоулучшениюжидкокристаллических дисплеев. В настоящей работехарактеристикисследование процессаобразования жидкокристаллической фазы проведено на примере молекулы CB5,с учетомпротяженнойструктурымолекулы,сильнополяризованнойцианогруппы и окружающей среды.Методы исследованияОсновными методами исследования являются методы математическогои компьютерного моделирования, численного эксперимента, методы квантовоймеханики и физики диэлектриков.Основные положения и результаты, выносимые на защиту1.Квантово-механическаяжидкокристаллическойфазы,математическаяучитывающаямодельобразованиявлияниевнешнегоэлектромагнитного поля континуальной среды на молекулу CB5 и ее ассоциаты.2.Результаты расчета жидкокристаллических систем, которые позволилиопределить структурные особенности конфигураций димеров и тримеровмолекулы 4-пентил-4′-цианобифенила (CB5) в вакууме.3.Методика определения электронных и физико-химических характеристикнаноструктур в вакууме.4.Анализ гибридных и мета-гибридных потенциалов метода функционалаэлектронной плотности при вычислении физико-химических характеристикнаноструктур с использованием программного комплекса Gaussian 09.5.Результаты расчета характеристик жидких кристаллов, определяющиесвойства материалов, оценка их изменений под влиянием поля.6.Комплекс программ, реализующий предложенную математическую модель.4Научная новизнаРассчитаныи тримеры)новыемолекулярныехарактерногоструктурыпредставителяассоциатовжидких(димерыкристаллов4-пентил-4′-цианобифенила.

Вычислены основные характеристики наноструктур:полные энергии, энергии связи, межатомные расстояния, заряды на атомах,дипольные моменты, колебательные и электронные спектры поглощения.Проведенанализфизико-химическихиразличныхэнергетическихметодоввычисленияхарактеристикжидкихосновныхкристалловс использованием гибридных и мета-гибридных потенциалов метода функционалаэлектронной плотности (density functional theory, DFT).Предложенаквантово-механическаяматематическаямодельвлияниявнешнего поля континуальной среды на структуру ассоциатов. Разработанопрограммное обеспечение, реализующее предложенную модель образованияжидкокристаллической фазы. Показано, что данная математическая модельобъясняет процессы самоорганизации в жидкокристаллической фазе.Все результаты, изложенные в оригинальной части диссертационнойработы, получены впервые и являются новыми.Практическая значимость работыПроведенное компьютерное моделирование по предложеннойквантово-механической математической модели позволило на молекулярном уровнеобъяснить процесс формирования жидкокристаллической фазы.

Разработанныеспособы определения физико-химических характеристик ассоциатов CB5 могутбыть применены к другим молекулам и наноструктурам. Предложенная модельобразования жидкокристаллической фазы позволяет прогнозировать свойстважидких кристаллов и их изменение под воздействием внешнего электрическогополя и служит основой практической реализации технологии создания новыхматериаловдляжидкокристаллическихдисплеевсулучшеннымихарактеристиками.Реализация и внедрение результатов работыРазработанныематематическаямодельиметодикирасчетовпозволилипредсказать свойства новых жидкокристаллических структур. Вычисленныеспектральныехарактеристикиявляются5необходимымаппаратомдля классификации спектров жидких кристаллов. Проведенное компьютерноемоделирование служит базой для усовершенствования механизма полученияперспективныхжидкокристаллическихнаносистем,которыемогутбытьиспользованы в качестве экранов дисплеев с заданными характеристиками.Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечиваютсякорректным применением методов квантовой механики, математическогомоделированияиквалифицированнымиспользованиемвозможностейсовременной вычислительной техники.

Результаты, полученные в диссертации,хорошо согласуются с известными экспериментальными данными.ПубликацииОсновные положения диссертации изложены в 7 опубликованных в печатиработах [1–7], в том числе 2 из них – в журналах, входящих в перечень ВАКи базу данных Scopus [1, 2].Апробация работыОсновные результаты работы докладывались на следующих конференциях:43-й, 44-й, 45-ймеждународныхконференцияхстудентовиаспирантов«Процессы управления и устойчивость» (СПб, СПбГУ, факультет ПМ-ПУ,2012 г., 2013 г., 2014 г.), V Всероссийской студенческой научной школе-семинарепо физике, нано-, био- и информационным технологиям (СПб, СанктПетербургский Академический университет, 2012 г.), Tenth international vacuumelectron sources conference IVESC'2014 (St.-Petersburg, Russia), Международнойконференции,посвященной85-летиюсоднярожденияВ.

И. Зубова«Устойчивость и процессы управления» (СПб, СПбГУ, 2015 г.), а такжеобсуждалисьнаэлектромеханическихнаучныхисеминарахкомпьютерныхкафедрысистеммоделированияфакультетаПМ-ПУСанкт-Петербургского государственного университета.Личный вклад автораВсе положения, выносимые на защиту, получены автором лично.Структура и объем работыДиссертация состоит из введения, трех глав, заключения и спискалитературы. Объем работы составляет 107 страниц, среди них 25 таблици 30 рисунков. Список литературы включает 108 наименований.6СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертации, научная новизна ипрактическая значимость, сформулированы цель работы и основные положения,выносимые на защиту.Первая главаПри разработке математической модели образования жидкокристаллическойфазы в диссертационной работе использованы методы квантовой механикии методы квантовой химии, в которых основополагающим являетсяпредставление о волновой функции как характеристике состояния системы.Задача нахождения структуры вещества и его физико-химических характеристикявляется трудоемкой и не может быть решена аналитически.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации