|
|
|
|
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЛАВЛЕНИЯ ГРАФИТА И ГРАФЕНА
Докладчик(и): Фомин Юрий Дмитриевич, д.ф.-м.н., ИФВД РАН Дата, время проведения: 26.06.2019 (среда), начало в 13.00 Адрес: ул. Красноказарменная 17/А, ком. 508 (5-й этаж) Изучение плавления графита является одной из важных и очень трудных задач физики конденсированного состояния. Несмотря на то, что первые попытки определить температуру плавления графита были предприняты еще в начале 20-го века (см., например, [1]), до сих пор экспериментальные данные чрезвычайно противоречивы, и не дают возможности сделать какие-то четкие выводы. Разброс экспериментальных температур плавления составляет от 3700 К до 5000 К [1]. Такая большая неопределенность в экспериментальных данных вызвала необходимость альтернативных подходов изучения плавления графита и графена и свойств жидкого углерода. Таким альтернативным методом стало компьютерное моделирование. Широко применялось как моделирование на основе эмпирических потенциалов (потенциалы Терсофа, Бреннера, REBO, AIREBO, семейство потенциалов LCBOP), так и первопринципными методами. Однако, методы компьютерного моделирования так же не дали однозначного ответа на вопросы о кривой плавления графита и поведении жидкого углерода. Так, например, моделирование жидкого углерода на основе потенциала Бреннера предсказало существование перехода жидкость-жидкость в углероде [2], однако, позже от этого перехода отказались, так как выяснилось, что он связан с несовершенством потенциала [3]. На сегодняшний день существуют гораздо более точные потенциалы для моделирования углерода, например, AIREBO [4] и LCBOPII [5]. На основе этих потенциалов было произведено изучение плавления графита ([6] для AIREBO и [7] для LCBOPII) и графена ([8] и [9] соответственно). Однако, полученные результаты все еще далеки от совершенства. В данном докладе мы сравниваем результаты по моделированию плавления графита и графена, а также жидкого углерода, полученные разными группами исследователей с использованием разных потенциалов. Мы показываем, что полученные результаты оказываются противоречивыми, в том числе, порой противоречащими самим себе. Для более детального анализа результатов моделирования мы проводим свои собственные расчеты свойств жидкого углерода с помощью потенциала AIREBO и методами первопринципного моделирования и показываем, что потенциал AIREBO не описывает структуру жидкого углерода, а значит не может описать и кривую плавления графита. Полученные результаты показывают, что современные методы компьютерного моделирования не в состоянии корректным образом описать плавление графита и графена и свойства жидкого углерода. ЛИТЕРАТУРА 1. Savvatimskiy A. I. Carbon at High Temperature. Springer. 2015. 2. Glosli J. N. and Ree F. H., Phys. Rev. Lett. 1998. V. 82. P. 4659. 3. Wu Ch. J., et. al., Phys. Rev. Lett. 2002. V. 89. P. 135701 4. Stuart S. J., et. al. J. Chem. Phys. 2000. V. 112. P. 6472 5. Los J. H. et. al. Phys. Rev. B. 2005. V. 72. P. 214102 6. Orekhov N. D. and Stegailov V. V., Carbon 2015. V. 87. P. 358. 7. Colonna F. et. al. Phys. Rev. B. 2009. V. 80. P. 134103. 8. Orekhov N. D. and Stegailov V. V. J. Phys.: Conference Series 2015. V. 653. P. 012090. 9. Los J. H. et. al. Phys. Rev. B 2015. V. 91. P. 045415. |