Читать онлайн «Основы компьютерного моделирования наносистем»

 И. М. ИБРАГИМОВ, А. Н. КОВШОВ, Ю. Ф. НАЗАРОВ ÎÑÍÎÂÛ ÊÎÌÏÜÞÒÅÐÍÎÃÎ ÌÎÄÅËÈÐÎÂÀÍÈß ÍÀÍÎÑÈÑÒÅÌ Ó×ÅÁÍÎÅ ÏÎÑÎÁÈÅ •САНКТПЕТЕРБУРГ•МОСКВА•КРАСНОДАР•2010• ББК 22. 18я73 И 15 Ибрагимов И. М. , Ковшов А. Н. , Назаров Ю. Ф. И 15 Основы компьютерного моделирования наноси' стем: Учебное пособие. — СПб. : Издательство «Лань», 2010. — 384 с. : ил. — (Учебники для вузов. Специ' альная литература). ISBN 9785811410323 Представлены основные положения моделирования систем на различных иерархических уровнях строения вещества по схе' ме «снизу вверх» (атомная структура, молекулы, супрамолеку' лярные системы и нанокластеры) и рассмотрены взаимодейст' вия частиц на таких уровнях. Систематизированы основные ме' тоды вычислительной нанотехнологии: квантовомеханические расчеты «из первых принципов» и методы, основанные на поло' жениях молекулярной динамики и моделях Монте'Карло. Изло' жены способы молекулярной самосборки и методы многомасштаб' ного моделирования материалов и процессов. Приведен обзор про' граммного обеспечения моделирования наносистем. Для студентов вузов и специалистов в области вычислитель' ной нанотехнологии. ББК 22. 18я73 Рецензенты: А. Л. БУЧАЧЕНКО — академик РАН; В. Ф. РАЗУМОВ — замес' титель директора Института проблем химической физики, член' корреспондент РАН Обложка А. Ю. ЛАПШИН Охраняется законом РФ об авторском праве. Воспроизведение всей книги или любой ее части запрещается без письменного разрешения издателя. Любые попытки нарушения закона будут преследоваться в судебном порядке. © Издательство «Лань», 2010 © И. М. Ибрагимов, А. Н. Ковшов, Ю. Ф. Назаров, 2010 © Издательство «Лань», художественное оформление, 2010  ВВЕДЕНИЕ В настоящее время происходят коренные изме нения в сфере высоких технологий — электронике, ин формационных технологиях, микромеханике, а также в других областях человеческой деятельности, связанных с фундаментальными и прикладными исследованиями, конструированием и практическим использованием ма териалов и устройств, элементы которых имеют размеры менее 100 нанометров. Нанотехнология — это совокупность методов и прие мов структурирования вещества на атомном и молекуляр ном уровнях с целью производства конечных продуктов с заранее заданной атомной структурой. Благодаря ей су ществует возможность создавать как объекты, имеющие принципиально новые качества и позволяющие осущест влять их интеграцию в полноценно функционирующие системы бо´льшего масштаба, так и материалы, содержа щие структурные наночастицы и обладающие новыми свойствами и эксплуатационными характеристиками.