LU CFI zinātniskais seminārs (23.04.2014)

Nanostruktūras tiek definētas kā struktūras, kurās vismaz viena dimensija (d) ir mazāk vai līdzīga kritiskām izmēram (d*): d < d* » 10² nm. Nulles dimensijas sistēmās (0D) visi trīs izmēri ir mazāk nekā d*, lai gan viendimensijas struktūrās (1D) viens no izmēriem (l), kura virziens sakrīt ar sistēmas translācijas asu, ir ievērojami pārsniedz kritisko nanoizmēru: l >> d*. Dažādu tipu 0D un 1D nanostruktūru teorētiskās simulācijas tiek plaši izstrādātas divās pēdējās desmitgadēs pēc tās divas klases eksperimentālās atklāšanas: (i) pildītās struktūras (0D klasteri, 1D nanovadi un saistītie nanoobjekti, piemēram nanošķiedras), (ii) dobu struktūras (0D fullerēna tipa nanodaļiņas, 1D nanocaurules un saistītie nanoobjekti, piemēram nanorulli). Nanoizmēru modeli dobu struktūrām varētu būt prezentētas ka vien- un daudzsienas. Efektīviem pētījumiem izmantojot daudzatomu sistēmu aprēķinus no pirmajiem principiem tiek paredzētās maksimāli simetriskās nanostruktūras. Šādā gadījumā sistēmu aprēķiniem tiek izmantota tikai daļa no visiem atomiem atbilstoša tā saucamiem irreducētām prezentācijām. Kaut gan šo struktūru deformācija vai kropļojums bieži taisa tās enerģētiski izdevīgāk temperatūrās atšķirīgās no nulles, ārējos laukumos, utt. Tomēr starpatomu potenciālus aprēķinātus no pirmajiem principiem bieži izmanto tādās simulācijas procedūrās kā molekulāras dinamikas vai kinētiskās Monte-Karlo pieejās, kuras reālistiskāk apraksta nanostruktūras īpašības eksperimenta apstākļos. Tiek prezentēti dažādi piemēri no iepriekš veiktās nanostruktūru modelēšanās: 1) viensienu un divsienu AlN, BN, C, SrTiO₃ un TiO₂ ideālie un defektīvie nanocauruli; 2) TiO₂ nanovādi; 3) Pt-Fe sakausējumu nanodaļiņas. Atlasītās publikācijas 1. Yu.F. Zhukovskii, N. Pugno, A.I. Popov, C. Balasubramanian, S. Bellucci, Influence of F centers on structural and electronic properties of AlN single-wall nanotubes. - J. Phys.: Cond. Matter, 2007, 19, 395021 (p. 1-18). 2. Yu.F. Zhukovskii, S. Piskunov, N. Pugno, B. Berzina, L. Trinkler, S. Bellucci, Ab initio simulations on the atomic and electronic structure of single-wall BN nanotubes and nanoarches. - J. Phys. Chem. Solids, 2009, 70, p. 796-803. 3. R.A. Evarestov, Yu.F. Zhukovskii, A.V. Bandura, S. Piskunov, Symmetry and models of single-wall BN and TiO₂ nanotubes with hexagonal morphology. - J. Phys. Chem. C, 2010, 114, p. 21061-21069. 4. R.A. Evarestov, Yu.F. Zhukovskii, A.V. Bandura, S. Piskunov, M.V. Losev, Symmetry and models of double-wall BN and TiO₂ nanotubes with hexagonal morphology. – J. Phys. Chem. C, 2011, 115, p. 14067–14076. 5. Yu.F. Zhukovskii, S. Piskunov, S. Bellucci, Double-wall carbon nanotubes of different morphology: electronic structure simulations. - Nanosci. Nanotechnol. Lett., 2012, 4, p. 1074-1081. 6. R.A. Evarestov and Yu.F. Zhukovskii, Four-faceted nanowires generated from densely-packed TiO₂ rutile surfaces: Ab initio calculations. - Surf. Sci., 2013, 608, p. 226–240. 7. Yu.F. Zhukovskii, S. Piskunov, J. Begens, J. Kazerovskis, O. Lisovski, First-principles calculations of point defects in inorganic nanotubes (Feature Article). - Phys. Status Solidi B, 2013, 250, p. 793-800.