Наноэлектромеханические системы переходных 4d-металлов (Ru, Rh, Pd) как двухэлектронные накопители аттосекундных импульсов энергии

  • С.А. Безносюк Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)
  • М.С. Жуковский Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)
  • О.А. Маслова Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)
  • Д.Ю. Максимов Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)
  • А. Г. Неудахин Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)
Ключевые слова: наноэнергетика материалов, квантовые НЭМС, наноботы, кинетика релаксации, рутений, родий, палладий, компьютерное моделирование

Аннотация

Рассмотрена релаксационная трансформация НЭМС наноботов в ГЦК структуре 4d-переходных металлов (Ru, Rh, Pd). Объектами исследования являются ограниченные плоскостями типа (100) 256-атомные кубы ГЦК-решетки при температуре 298 К и нулевом давлении, которые под действием аттосекудного импульса мягкого рентгена переходят в запутанное когерентное двухэлектронное возбужденное состояние квантового НЭМС нанобота. Расчет энергии взаимодействия внутри наноботов проведен методом нелокального функционала плотности в орбитально-оболочечном приближении. Квантовая релаксация неравновесных состояний найдена методом нанобот-кинетики. Показано, что самоорганизацией НЭМС через особые промежуточные неравновесные квазистационарные состояния с характерными одно- и двухчастичными распределениями происходит накопление остаточной энергии в наноботах. За время аттосекундного поглощения первичного импульса энергии двухэлектронным возбуждением образуется квантовая НЭМС нанобота. На первом этапе релаксации происходит расширение нанобота без нарушения характера одно- и двухчастичных распределений ядер. Для всех трех металлов первая мода спонтанной самоорганизации нанобота в кубоид с выпукловогнутыми гранями происходит на первой пикосекунде. Вторая мода самоорганизации нанобота идет спустя десятки пикосекунд за счет согласованной сдвиговой трансформации его объемной и граничных частей. Она остается устойчивой к флуктуациям энергии. Запасенная энергия в наноботах соответствует квантам энергии мягкого рентгеновского излучения 950 эВ (Ru256), 1058 эВ (Rh256) и 425 эВ (Pd256).

DOI 10.14258/izvasu(2015)1.2-01

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

С.А. Безносюк, Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)
М.С. Жуковский, Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)
О.А. Маслова, Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)
Д.Ю. Максимов, Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)
А. Г. Неудахин, Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)

Литература

Blencowe M. Quantum electromechanical systems // Physics Reports. - 2004. - Vol. 395, №. 3.

Fomin A.S., Zhukovskii M.S., Beznosyuk S.A. Modeling of nanomaterial structure based on quantum-sized mesoparticles // Russian Physics Journal. - 2006. - Vol. 49, №. 7.

Kim S.P. Nonequilibrium quantum evolution of open systems // Condensed Matter Physics. - 2000. - № 1 (21).

Умэдзава Х., Мацумото Х., Татики М. Термополевая динамика и конденсированные состояния. - М., 1985.

Beznosjuk S.A., Minaev B.F., Dajanov R.D., Muldachmetov Z.M. Approximating quasiparticle density functional calculations of small active clusters: Strong electron correlation effects // Int. J. Quant. Chem. - 1990. - Vol. 38, №. 6.

Christensson N., Kauffmann H.F. et al. Origin of long-lived coherences in light-harvesting complexes // J. Phys. Chem. B. - 2014. - № 116 (25).

Halpin A., Johnson Ph.J.M. et al. Two-dimensional spectroscopy of a molecular dimer unveils the effects of vibronic coupling on exciton coherences // Nature Chemistry. - 2014. - № 6.

Romero E., Augulis R. et al. Quantum coherence in photosynthesis for efficient solar-energy conversion // Nature Physics. - 2014. - Advanced online publication. DOI:10.1038/nphys3017.

Beznosyuk S.A., Zhukovskii M.S., Potekaev A.I. The theory of motion of quantum electromechanical plas-moid nanobots in a condensed-state medium // Russian Physics Journal. - 2013. - Vol. 56, №. 5.

Beznosyuk S.A., Zhukovsky M.S., Zhukovsky T.M. Theory and Computer Simulation of Quantum NEMS Energy Storage in Materials // International Journal of Nanoscience. - 2015. - Vol. 14, №. 1, 2. D0I:10.1142/ S0219581X14600230.

Давыдов А.С. Квантовая механика : учебное пособие. - 3-е изд. - СПб., 2011.

Безносюк С.А., Важенин С.В., Жуковский М.С., Жуковская Т.М., Маслова О.А. Компьютерное моделирование алгоритмической эволюции квантово-размерных наночастиц // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2006. - Т. 3, № 4.

Жуковский М.С., Безносюк С.А., Потекаев А.И., Старостенков М.Д. Теоретические основы компьютерного наноинжиниринга биомиметических наносистем. - Томск, 2011.

Жуковский М.С, Безносюк С.А., Ванчинкхуу Дж. Теоретические основы и компьютерное моделирование фемтосекундного импульсного синтеза активных центров наноструктурных превращений материалов // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2013. - Т. 10, № 2.

Beznosyuk S.A. Modern quantum theory and computer simulation in nanotechnologies: Quantum topology approaches to kinematical and dynamical structures of self-assembling processes // Materials Science & Engineering C. - 2002. - Vol. 19/1.

Безносюк С.А., Жуковский М.С., Жуковская Т.М. Топологические и энергетические особенности потенциалов позиционирования и транспорта в наносистемах // Известия вузов. Физика. - 2001. - Т. 44, № 2.

Beznosyuk S.A., Kolesnikov A.V., Mezentzev D.A., Zhukovsky M.S., Zhukovsky T.M. Dissipative processes of information dynamics in nanosystems // Materials Science & Engineering C. - 2002. - Vol. 19, № 1.

Безносюк С.А., Жуковский М.С., Важенин С.В., Лерх Я.В. Компьютерная нанотехнология (КомпНано-Тех) // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2009613043 от 10 июня 2009.

Безносюк С.А., Жуковский М.С., Важенин С.В. Компьютерный наноинжиниринг // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010612461 от 07.04.2010.

Безносюк С.А., Жуковский М.С., Важенин С.В., Гришко М.С., Маслова О.А. КомпНаноДизайн // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ N2014610930 от 20.01.2014.

Как цитировать
Безносюк, С., Жуковский, М., Маслова, О., Максимов, Д., & Неудахин, А. Г. (1). Наноэлектромеханические системы переходных 4d-металлов (Ru, Rh, Pd) как двухэлектронные накопители аттосекундных импульсов энергии. Известия Алтайского государственного университета, (1/2(85). https://doi.org/10.14258/izvasu(2015)1.2-01