Национальный Исследовательский Ядерный Университет МИФИ НИЯУ МИФИ __________________________________

Национальный Исследовательский Ядерный Университет «МИФИ» (НИЯУ МИФИ) __________________________________ Кафедра № 77 Проект по квантовому расчету наносистем Выполнил: студент группы Е 10 -06 Рябов С. М. Принял: к. ф. -м. н. , профессор каф. 77 НИЯУ МИФИ Дегтяренко Н. Н. Москва 2013 1

Введение В данной работе проводилось моделирование графеновой трубки, закрытой с обоих концов. Число атомов в рассматриваемой системе: 160. В связи с недостаточной вычислительной мощностью (не позволяющей использовать метод ab-initio), при моделировании был использован полуэмпирический метод PM 3. Однако, даже, используя этот метод, не удалось рассчитать колебательный спектр данной системы. Ниже приведены результаты моделирования. Все настраиваемые параметры, выбираемые элементы и прочие детали настройки программы приведены на рисунках. Результаты представлены в том порядке, в котором проводилось моделирование системы графеновой трубки. 2

Общий вид 3

Общий вид 4

Выбор метода расчета 5

Выбор метода расчета 6

Геометрическая оптимизация 7

Starting PM 3 calculation with 640 orbitals 8

Оптимизация проведена за 5 циклов 9

Длина связи между атомами № 86 и № 89: 1. 42669 А 10

Угол между атомами № 86 - № 89 - № 95: 118. 001˚ 11

Свойства системы 12

Значения энергий при T=0 13

Значения энергий при T=0 (в атомных единицах) 14

Дипольный момент 15

Градиенты 16

Построение 3 D поверхности плотности полного заряда 17

Построение 3 D поверхности плотности полного заряда 18

Построение 2 D поверхности плотности полного заряда 19

Построение 2 D поверхности плотности полного заряда 20

Построение 2 D поверхности плотности полного заряда 21

Построение 2 D поверхности плотности полного спина 22

Построение 2 D поверхности плотности полного спина 23

Построение 2 D поверхности плотности полного спина 24

Построение 3 D поверхности плотности полного спина 25

Построение 3 D поверхности плотности полного спина 26

Построение 3 D поверхности плотности полного спина 27

Построение 3 D поверхности плотности полного спина 28

Построение 2 D поверхности электростатического потенциала 29

Построение 2 D поверхности электростатического потенциала 30

Построение 2 D поверхности электростатического потенциала 31

Построение 3 D поверхности электростатического потенциала 32

Построение 3 D поверхности электростатического потенциала 33

Построение 3 D изоповерхности электростатического потенциала 34

Построение 3 D изоповерхности электростатического потенциала 35

Спектр энергетических орбиталей 36

1 Alpha 37

1 Beta 38

2 Alpha 39

2 Beta 40

3 Alpha 41

3 Beta 42

4 Alpha 43

4 Beta 44

5 Alpha 45

5 Beta 46

6 Alpha 47

6 Beta 48

7 Alpha 49

7 Beta 50

8 Alpha 51

8 Beta 52

9 Alpha 53

9 Beta 54

10 Alpha 55

10 Beta 56

200 Alpha 57

200 Beta 58

Распределение электронов на нижних энергетических уровнях 59

Заключение Проведено моделирование системы графеновой трубки, закрытой с обоих концов, состоящей из 160 атомов. Проведена геометрическая оптимизация системы и найдены её один линейный и один угловой параметры. Найдены энергетические характеристики системы, дипольный момент, градиенты. Построены 2 D и 3 D поверхности плотности полного заряда, плотности полного спина и электростатического потенциала. Рассмотрен спектр энергетических орбиталей. Проведена визуализация нижних 10 -и состояний и одного произвольного состояния (200 -го). Показано распределение электронов на нижних энергетических уровнях. По причине недостаточной вычислительной мощности не был найден колебательный спектр системы. 60

При выполнении работы была использована литература: ü Дегтяренко Н. Н. «Описание программных пакетов для квантовых расчетов наносистем» : учебное пособие. М. : МИФИ, 2008. – 180 с. 61