Luận án Tiến sĩ Vật lý: Khảo sát hiện tượng nóng chảy hạt nano bằng phương pháp động lực học phân tử

Luận án sẽ khảo sát các yếu tố nhiệt động lực học, cơ chế nguyên tử và biến đổi cấu trúc bên trong của hạt nano đơn nguyên tử fcc Lennard-Jones, hạt nano tinh thể KCl và hạt nano Si có cấu trúc kim cương trong suốt quá trình nung nóng chảy chúng bằng phương pháp mô phỏng động lực học phân tử.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án Tiến sĩ Vật lý: Khảo sát hiện tượng nóng chảy hạt nano bằng phương pháp động lực học phân tử ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LÊ VĂN SÁNGKHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG NÓNG CHẢY HẠT NANOBẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC PHÂN TỬ LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Tp. Hồ Chí Minh – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LÊ VĂN SÁNG KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG NÓNG CHẢY HẠT NANO BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC PHÂN TỬChuyên ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toánMã số chuyên ngành: 62 44 01 01 Phản biện 1: PGS.TS. Hồ Trung Dũng Phản biện 2: PGS.TSKH. Lê Văn Hoàng Phản biện 3: TS. Vũ Quang Tuyên Phản biện độc lập 1: GS.TS. Nguyễn Ái Việt Phản biện độc lập 2: PGS.TS. Vũ Ngọc Tước NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. GS.TS. Võ Văn Hoàng 2. PGS.TS. Hoàng Dũng Tp. Hồ Chí Minh - 2015LỜI CAM ĐOANTôi cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi. Kết quả của luậnán là trung thực và chỉ được công bố trong các công trình của tôi. Tác giả Lê Văn SángLỜI CẢM ƠNCon mang ơn Ba Má-Gia Đình.Tôi mang ơn trường Đại học Khoa học Tự nhiên-Tp.HCM, mang ơn bộ môn Vật lý lýthuyết-ĐH. KHTN-Tp.HCM-nơi tôi có 12 năm gắn bó học tập.Tôi biết ơn Thầy GS.TS. Võ Văn Hoàng đã hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi để tôihoàn thành luận án.Tôi biết ơn Thầy PGS.TS. Hoàng Dũng đã đồng hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợiđể tôi hoàn thành luận án.Tôi biết ơn các Thầy, Cô trong bộ môn Vật lý lý thuyết-ĐH. KHTN-Tp.HCM đã giảngdạy tôi những năm Đại học, Cao học và Nghiên cứu sinh.Tôi biết ơn Thầy PGS.TS. Hồ Trung Dũng đã chỉ dạy tôi trong thời gian tôi học tập.Tôi biết ơn Thầy TS. Cao Huy Thiện đã hướng dẫn tôi trong thời gian tôi học tập.Tôi biết ơn Thầy PGS. TSKH. Lê Văn Hoàng đã giảng dạy tôi khi tôi học NCS.Tôi cảm ơn các Bạn cùng khóa Nghiên cứu sinh-khóa 22/2012- đã có những trao đổitrong học tập.Tôi cảm ơn một số Thành viên nhóm Vật lý tính toán đã có những trao đổi trongchuyên môn. iMục lụcMở đầu…….. ............................................................................................................................1Chương 1. NHỮNG NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG NÓNG CHẢY1.1 Các tiêu chuẩn nóng chảy ..................................................................................................5 1.1.1 Tiêu chuẩn Lindemann ...............................................................................................5 1.1.2 Tiêu chuẩn Born ..........................................................................................................71.2 Loại chuyển pha của nóng chảy ........................................................................................81.3 Hiện tượng đồng tồn tại hai pha của nóng chảy............................................................101.4 Hiện tượng nóng chảy bề mặt .........................................................................................131.5 Sự phụ thuộc vào kích thước hạt nano của nhiệt độ nóng chảy ..................................161.6 Hai cơ chế của nóng chảy ................................................................................................191.7 Biến đổi cấu trúc của hạt nano trong quá trình nóng chảy ..........................................201.8 Những ứng dụng của hạt nano ........................................................................................221.9 Những vấn đề tồn tại ........................................................................................................24Chương 2. CÁC CHI TIẾT TÍNH TOÁN TRONG MÔ PHỎNG2.1 Mô hình hạt nano ..............................................................................................................26 ii2.2 Phương pháp mô phỏng động lực học phân tử .............................................................28 2.2.1 Mô phỏng động lực học phân tử trên máy tính ................................................. 28 2.2.2 Thuật toán Verlet .............................................................................................. 30 2.2.3 Điều chỉnh nhiệt độ trong mô phỏng ................................................................ 32 2.2.4 Chọn bước thời gian trong mô phỏng ............................................................... 33 2.2.5 Chọn thế năng trong mô phỏng ......................................................................... 35 2.2.6 Các điều kiện biên của hệ ................................................................................. 37 2.2.7 Điều kiện mô phỏng NVT................................................................................. 382.3 Một số đại lượng vật lý được khảo sát trong mô phỏng ..............................................38 2.3.1 Thế năng và nhiệt dung riêng............................................................................ 39 2.3.2 Trung bình bình phương độ dịch chuyển, chỉ số Lindemann và hệ số khuếch tán ............................................................................................................................... 39 2.3.3 Mật độ khối lượng lớp ...................................................................................... 41 2.3.4 Hàm phân bố xuyên tâm và số phối vị.............................................................. 41 2.3.5 Thông số trật tự liên kết .................................................................................... 43 ...