Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка технологий компьютерного моделирования наноструктурных систем

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3075
Организация
ИПМаш РАН
Руководитель работ
Морозов Никита Федорович
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Работы должны проводиться в рамках критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» Работы должны соответствовать по предполагаемому исполнению лучшим мировым стандартам. Создаваемый научно-технический задел должен обеспечивать в будущем проведение опытно-конструкторских и технологических работ на конкурентном уровне. Результаты работ должны способствовать дальнейшему инновационному развитию российских технологий в данном приоритетном направлении Программы.

Этапы проекта

1
22.03.2007 - 31.08.2007
Разработано математическое и программное обеспечения на основе молекулярной динамики и динамики частиц для описания и анализа микроскопических свойств материалов; проведены тестовые компьютерные экспериментов по моделированию динамических процессов в конденсированном веществе.
Проведена оптимизация алгоритмов метода частиц, направленная на проведение расчетов систем содержащих более миллиона частиц при дальнодействующих потенциалах и более миллиарда при близкодействующих потенциалах взаимодействия. В частности, произведены следующие изменения. Классический алгоритм Барнса-Хата заменен на алгоритм с двойной рекурсией по ячейкам. Введена “константа балансировки”; для быстрого доступа к ячейкам любого уровня иерархии используется хэш-таблица; запросы на пересылку ячеек и частиц формируются на стадии инициализации, используя предварительный критерий; реализован алгоритм динамического перераспределения памяти под ячейки; реализована возможность задания произвольного распределения ячеек субдоменного уровня по процессам. Новые дополнительные возможности: введен адаптивный шаг по времени; возможность продолжения расчетов после остановки программы; возможность измерения среднего времени работы на шаге отдельных участков кода.
Разработанный пакет программ использовался для решения следующих прикладных задач.
  Изменение внутренней структуры материала и возникновении внутренних напряжений при сильном тепловом воздействии, неравномерном по одной из пространственных координат. В качестве исходного материала используется идеальный кристалл из частиц взаимодействующий посредством потенциала Леннарда-Джонса. Показано, что характеристики внутренней структуры существенно зависят от скорости охлаждения материала, проанализировано влияние характера теплового воздействия и дефектов внутренней структуры на остаточные напряжения в материале
  Исследование механических свойств наноструктур методом молекулярной динамики, определение упругих и прочностных свойств углеродных нанотрубок. Проведены компьютерные эксперименты по одноосному деформированию нанотрубок. Исследована зависимость модуля Юнга от радиуса, высоты и хиральности. Рассмотрено одноосное сжатие нанотрубок.
Развернуть
2
01.09.2007 - 31.10.2007
1. Исследовано изменение внутренней структуры материала и возникновении внутренних напряжений при сильном тепловом воздействии, неравномерном по одной из пространственных координат. В качестве исходного материала используется идеальный кристалл из частиц взаимодействующий посредством потенциала Леннарда-Джонса. Показано, что характеристики внутренней структуры существенно зависят от скорости охлаждения материала, проанализировано влияние характера теплового воздействия и дефектов внутренней структуры на остаточные напряжения в материале
2. Проведено исследование механических свойств наноструктур методом молекулярной динамики, определение упругих и прочностных свойств углеродных нанотрубок. Проведены компьютерные эксперименты по одноосному деформированию нанотрубок. Исследована зависимость модуля Юнга от радиуса, высоты и хиральности. Рассмотрено одноосное сжатие нанотрубок.
3. Исследованы процессы образования и эволюции диффузионных наноструктур на поверхности кремния. Описывается компьютерная модель, позволяющая рассчитывать поведение кристалла кремния, имеющего атомную решетку структуры алмаза. Приведены результаты численных экспериментов: нагрев кристалла с измерением кинетической и полной энергий, нагрев кристалла с свободной поверхностью 1,0,0, поведение атома на поверхности 1,1,1 и моделирование диффузии атомов на поверхности 1,1,1.
4. Проведены компьютерные эксперименты по сильному деформированию и разрушению и исследованию влияния масштабного фактора на прочностные характеристики наноструктур.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
ИГиЛ СО РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
ИНХ СО РАН
профинансировано
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
92 млн
Количество заявок
241
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 11 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Количество заявок
72
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
48
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных»
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
136
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Геномные и посттеномные технологии создания лекарственных средств» (мероприятие 1.2 Программы)
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
43