Разработка параллельных алгоритмов и программ и проведение расчетов из первых принципов контактных явлений в наногетероструктурах на основе графена и углеродных нанотрубок и иерархическое моделирование процессов атомарной сборки их элементов

Abstract

Объектом исследования являются наногетероструктуры на основе графена и углеродных нанотрубок. Цель работы – разработка параллельных алгоритмов и моделирование контактных явлений в наногетероструктурах на основе графена и углеродных нанотрубок. В рамках задания разработана программа-интерфейс для проведения расчетов в GRID-среде параметров углеродных нанотрубок (УНТ) и их массивов, моделирования контактных явлений в наногетероструктурах на их основе. Для создания программы использован высокоуровневый язык Python, визуальная среда разработки Boa-constructor, включающая библиотеку визуального проектирования программных продуктов wxPython. Выполнено моделирование электрофизических свойств наногетероструктур на основе графена и углеродных нанотрубок. В частности, проведен анализ структуры графеновых слоев, содержащих точечные и линейные топологические дефекты, и исследованы электронные свойства многослойных систем ZnO-графен и ZnS-графен. Выполнено моделирование контактного взаимодействия углеродной нанотрубки (10×10) длиной 11 нм с поверхностью подложки алмаза (001). Разработан иерархический подход к моделированию наногетероструктур на основе индивидуальных углеродных нанотрубок и их массивов, реализующий их согласованное описание на квантовомеханическом, молекулярно-динамическом и континуальном уровнях. Предложен мультимодельный подход к системо-техническому описанию функциональных электронных устройства на основе углеродных нанотрубок.