Введение
Глава 1 Экспериментальный и компьютерный синтез фрактальных нанокластеров 11
1.1 Фрактальная структура нанокластеров, синтезированных в условиях самосборки 11
1.2 Условия синтеза 14
1.3 Коллоидные агрегаты ультрадисперсных алмазов 18
1.4 Компьютерные модели агрегации частиц 20
1.5 Методы молекулярного моделирования 26
1.5.1 Молекулярная механика 26
1.5.1.1 Модельные потенциалы взаимодействий 27
1.5.1.2 Методы минимизации энергии 30
1.5.2 Методы молекулярной динамики 32
1.5.3 Метод Монте-Карло 37
1.6 Расчёт параметров химической связи методами квантовой механики 39
Глава 2 Вычисление параметров связи и алгоритмы построения компьютерных программ процессов самоорганизации 43
2.1 Вычисление параметров межатомных кластерных потенциалов для атомов никеля с помощью пакета программ: ATOM, RO, KULON, SUMMA, WINBOND 43
2.2 Построение моделей агрегации частиц 49
2.2.1 Построение двумерной модели ОДА 49
2.2.2 Построение трёхмерной модели ОДА 51
2.2.3 Построение трёхмерной модели ККА 52
2.3 Расчёт свойств системы атомов в процессах самосборки и релаксации 53
2.3.1 Построение матрицы смежности 53
2.3.2 Вычисление внутренней энергии 55
2.3.3 Вычисление энтропии и энергии Гельмгольца 55
2.3.4 Вычисление фрактальной размерности 57
2.4 Построение моделей энергетической релаксации 60
Глава 3 Двумерное моделирование процессов самосборки и энергетической релаксации фрактальных кластеров 65
3.1 Влияние расположения атомов в пространстве на значение фрактальной размерности 65
3.2 Влияние начальной концентрации атомов на значение фрактальной размерности 66
3.3 Свойства кластеров в процессе самосборки 67
3.4 Свойства структур в процессе релаксации 75
3.5 Свойства системы атомов никеля в процессе консервативной самоорганизации 82
Глава 4 Трёхмерное моделирование процессов самоорганизации фрактальных структур 90
4.1 Влияние расположения атомов в пространстве на значение фрактальной размерности системы атомов в трёхмерном пространстве 90
4.2 Влияние начальной концентрации атомов на значение фрактальной размерности системы атомов в трёхмерном пространстве 91
4.3 Радиусы обрезания и энергии связей системы атомов внутри нанопоры 93
4.4 Изменение свойств системы атомов в процессе самосборки структур с металлическим типом связи внутри кубической нанопоры 95
4.5 Изменение термодинамических функций и фрактальной размерности в процессе релаксации структур с металлическим типом связи внутри кубической нанопоры 98
4.6 Изменение свойств системы атомов в процессе самосборки структур с супрамолекулярным типом связи внутри кубической нанопоры 100
4.7 Изменение термодинамических функций и фрактальной размерности в процессе релаксации структур с супрамолекулярным типом связи внутри кубической нанопоры 104
4.9 Свойства структур, синтезированных в условиях кластер-кластерной агрегации 106
Выводы 113
Библиографический список 114
