Low Temperature Physics: 44, 688 (2018); https://doi.org/10.1063/1.5041435
Фізика низьких темпеpатуp: Том 44, Випуск 7 (Липень 2018), c. 877-886    ( до змісту , назад )

Компьютерное моделирование и аналитическое описание дефектов структуры в двумерных кристаллах ограниченных размеров: свободная граница, дислокации, краудионы

В.Д. Нацик1,2, С.Н. Смирнов1, В.И. Белан1

1Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины пр. Науки, 47, г. Харьков, 61103, Украина

2Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, пл. Свободы, 4, г. Харьков, 61077, Украина
E-mail: smirnov@ilt.kharkov.ua

Статья поступила в редакцию 2 марта 2018 г.

Анотация

Рассмотрены 2D кристаллы ограниченных размеров, образованные атомами с центрально-симметричным взаимодействием между ними (потенциал Леннарда–Джонса). Методами молекулярной динамики установлена атомная структура кластеров приблизительно круговой формы с радиусами нанометрового масштаба. Исследованы отклонения атомных конфигураций от идеальной решетки 2D кристалла, обусловленные как свободной границей кластера, так и внедренными в его центр дефектами — дислокацией и краудионом. Вычислены значения собственных энергий этих дефектов, проанализированы их зависимости от радиуса кластера и параметров потенциала межатомного взаимодействия. Методами континуальной механики кристаллов описаны особенности однородной упругой деформации 2D кристаллических круга и полосы по сравнению с деформацией 3D кристаллических шара и стержня. Об-суждены двумерные аналоги основных характеристик упругости — коэффициента сжатия, модуля Юнга, модуля сдвига и коэффициента Пуассона, а также их связь с коэффициентами Ламэ. Установлены зависимости всех перечисленных параметров упругости от параметров потенциала межатомного взаимодействия, а также получены оценки для эффективных размеров ядер дислокации и краудиона.

Ключевые слова: компьютерное моделирование, двумерные кристаллы, модули упругости, дислокации, краудионы, микроскопические модели дефектов, топологический заряд дефекта, собственная энергия дефектов.

Oпубликована онлайн: 28 мая 2018 г.