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

Динамика нелинейных упругих сред

Анотація

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.