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