Школа-семинар «Атомистическое моделирование мягкой материи и наноструктур»

Школа-семинар была посвящена методам атомистического моделирования двух типов явлений, имеющих как фундаментальное, так и прикладное значение. Детальное описание на атомном уровне позволяет глубже понять как явление поверхностного натяжения.

Целью лекции «Молекулярные основы поверхностного натяжения на границах жидкость-газ» профессора Н.В. Приезжева было объяснение механизмов, определяющих величину поверхностного натяжения между жидкой и газовой фазами. Процессы нуклеации углеродных наноструктур представляют собой большой интерес как с фундаментальной, так и с прикладной точки зрения. 
В лекции был рассмотрен эффект поверхностного натяжения на границе раздела жидкости и газа на молекулярном уровне. Была рассмотрена плоская граница раздела в термодинамическом равновесии и проведена качественная оценка тензора напряжений в пограничном слое. Далее, коэффициент поверхностного натяжения был вычислен для моноатомной жидкости используя метод молекулярной динамики. Была проверена зависимость результатов от температуры, плотности, размера системы, и деталей потенциала взаимодействия. Было приведено несколько примеров физических явлений, где силы поверхностного натяжения особенно важны: существование мыльных пузырей, форма капель жидкости на поверхности твердых тел и выживание водомерок.
Целью доклада аспирантки Г.М.Остроумовой было рассказать о новых результатах моделирования подобных нуклеационных процессов методами реакционной молекулярной динамики.
В докладе аспирантки Г.М.Остроумовой «Моделирование нуклеации углеродных наноструктур из газовой фазы на основе реакционных потенциалов» был рассмотрен процесс сверхбыстрого охлаждения чистого углеродного газа, в результате которого образуется фуллерен луковичного типа. В данной работе важным является использование реакционной модели ReaxFF, которая может описывать образование и разрыв связей между атомами. Используя параметризацию ReaxFF-C-2013, авторы работы провели молекулярно-динамические исследования образования углеродных наночастиц при сверхбыстром охлаждении чистого углеродного газа от 6000 до 2500 К в течение 2.5 нс. Изучены последовательные стадии образования фуллереноподобных наночастиц, определены соответствующие температурные диапазоны. Анализ гибридизации и графитизации показал, что основные микроскопические механизмы, происходящие при образовании частицы, связан с перераспределением двугранных углов и изменениями плотности.
В результате проведенного в рамках Школы-семинара обсуждения были определены перспективные темы будущих научно-исследовательских проектов  лаборатории.