Механика твердого тела (о журнале) Механика твердого тела
Известия Российской академии наук
 Журнал основан
в январе 1966 года
Выходит 6 раз в год
ISSN 0572-3299

Русский Русский  English English  О журнале | Номера | Для авторов | Редколлегия | Подписка | Контакты
 


ИПМех РАНХостинг предоставлен
Институтом проблем
механики 
им. А.Ю. Ишлинского РАН

Архив номеров

Статей в базе данных сайта: 3094
На русском (Изв. РАН. МТТ): 1762
На английском (Mech. Solids): 1332

<< Предыдущая статья | Год 2010. Номер 6 | Следующая статья >>
Беринский И.Е., Кривцов A.M. Об использовании многочастичных межатомных потенциалов для расчета упругих характеристик графена и алмаза // Изв. РАН. МТТ. 2010. № 6. С. 60-85.
Год 2010 Том   Номер 6 Страницы 60-85
Название
статьи
Об использовании многочастичных межатомных потенциалов для расчета упругих характеристик графена и алмаза
Автор(ы) Беринский И.Е. (С.-Петербург)
Кривцов A.M. (С.-Петербург, krivtsov@nm.ru)
Коды статьи УДК 539.2, 539.3
Аннотация

Исследуются упругие свойства двухатомных кристаллов. Предложен подход, позволяющий вычислять упругие характеристики кристаллов на основе параметров межатомного взаимодействия, заданных в виде многочастичных потенциалов, то есть потенциалов, учитывающих влияние на взаимодействие пары атомов их окружения. Приводится общий вид многочастичного взаимодействия, полученный в рамках рассмотрения линейного упругого деформирования. Показано, что к данному виду в результате разложения в ряды по малым деформационным параметрам может быть приведена группа нелинейных потенциалов, часто используемых для моделирования ковалентных структур. На примере решеток графена и алмаза определяется, насколько адекватно эти потенциалы описывают упругие характеристики кристаллов.

Ключевые слова графен, алмаз, наноалмаз, упругие свойства, механика кристаллических решеток, потенциал взаимодействия
Список
литературы
1.  Novoselov K.S., Geim А.К., Morozov S.V., Jiang D., Zhang Y., Dubonos S.V., Grigorieva I.V., Firsov A.A. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films // Science. 2004. V. 306. № 5696. P. 666-669.
2.  Novoselov K.S., Geim A.K., Morozov S.V., Jiang D., Katsnelson M.I., Grigorieva I.V, Dubonos S.V., Firsov A.A. Two-dimensional gas of massless Dirac fermions in grapheme // Nature. 2005. V. 438. P. 197-200.
3.  Сегал М. Прорыва ждите через год. Пер. с англ. URL: http://www.nanometer.ru/2009/ 10/27/12566498911870_157791.html (дата обращения: 27.08.2010).
4.  Беленков Е.А., Ивановская В.В., Ивановский А.Л. Наноалмазы и родственные углеродные материалы. Компьютерное материаловедение. Екатеринбург: УрО РАН, 2008. 86 с.
5.  Bowman J.C., Krumhansl J.A. The Low-Temperature Specific Heat of Graphite // J. Phys. Chem. Solids. 1958. V. 6. № 4. P. 367-379.
6.  Blakslee O.L., Proctor D.G, Seldin E.J., Spence G.B., Weng T. Elastic constants of compression-annealed pyrolytic graphite // J. Appl. Phys. 1970. V. 41. № 8. P. 3373-3382.
7.  Seldin E.J., Nezbeda C.W. Elastic Constants and Electron-Microscope Observations of Neutorn-Irradiated Compression-Annealed Pyrolytic and Single-Crystal Graphyte // J. Appl. Phys. 1970. V. 41. № 8. P. 3389-3400.
8.  Nicklow R., Wakabayashi N., Smith H.G. Latice Dynamics of Pyrolitic Graphite // Phys. Rev. B. 1972. V. 5. P. 4951-4962.
9.  Gauster W.B., Fritz I.J. Pressure and temperature depencences of the elastic constants of compression-annealed pyrolytic graphite // J. Appl. Phys. 1974. V. 45. № 8. P. 3309-3314.
10.  Grimsditch M. Shear elastic modulus of graphite // J. Phys. C: Solid State Phys. 1983. V. 16. P. L143-L144.
11.  Bosak A., Krisch M., Mohr M., Maultzsch J., Thompsen C. Elasticity of single-crystalline graphite: inelastic X-ray scattering study // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. 153408(4).
12.  Frank I.W., Tanennbaim D.N., Van der Zande A.M., McEuen P.L. Mechanical properties of sus-pensedgrapheme sheets // J. Vac. Sci. Techonl. B. 2007. V. 25. № 6. P. 2558-2561.
13.  Poot M., Van der Zant S.J. Nanomechaniceal properties of few-layer grapheme membranes // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. 063111.
14.  Lee C., Wei X., Kysar J.W., Hone J. Measurement of the Elastic Properties and Intinsic Strength of Monolayer Graphene // Science. 2009. V. 321. P. 385-388.
15.  Bhagavantuam S., Bhirnuassenachar J. Elastic Constants of Diamond // Proc. Roy. Soc. London., Ser. A. 1946. V. 187. № 1010. P. 381-384.
16.  Hearmon R.F.S. The Elastic Constants of Anisotropic Materials // Rev. Modern. Phys. 1946. V. 18. № 3. P. 409-440.
17.  Prince E., Woosler W.A. Determination of elastic constants of crystals from diffuse reflection of X-rays. III. Diamond // Actacrystallogr. 1953. V. 6. № 6. P. 450-454.
18.  McSkimin H.J., Bond W.L. Elastic Moduli of Diamond // Phys. Rev. 1957. V. 105. P. 116-987.
19.  McSkimin H.J., Andreatch P. Elastic Moduli of Diamond as a Function of Pressure and Temperature // J. Appl. Phys. 1972. V. 43. № 7. P. 2944-2948.
20.  Markham H.F. 1965. National Phisical Laboratory measurements (UK), presented Musgrave, M.J.P., Diamond Conference, Reading (unpublished).
21.  Grimsditch M.H., Ramdas A.K. Brillouin scattering in diamond // Phys. Rev. 1975. B. 11. № 10. P. 3139-3148.
22.  Шумилов B.A. Основы физики ультразвука. Л.: Изд-во ЛГУ, 1980. 280 с.
23.  Gilman J.J. Origins of the outstanding mechanical properties of diamond // Springer-Verlag, Mat. Res. Innovat. 2002. V. 6. № 3. P. 112-117.
24.  Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon // Nature. 1991. V. 354. № 6348. P. 56-58.
25.  Vvedensky D.D. Multiscale modeling of nanostructures // J. Phys.: Condens. Matter. 2004. V. 16. № 50. P. R1537-R1576.
26.  Ruoff R.R., Qian D., Liu W.K. Mechanical properties of carbon nanotubes: theoretical predictions and experimental measurements // С. R. Physique. 2003. V. 4. № 10. P. 993-1008.
27.  Valalvala P.K., Odegard G.M. Modelling techniques for determination of mechanical properties of polymer nanocomposites // Rev. Adv. Mater. Sci. 2005. V. 9. P. 34-44.
28.  Кривцов A.M. Упругие свойства одноатомных и двухатомных кристаллов. СП.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. 124 с.
29.  Аннин Б.Д., Коробейников С.Н., Бабичев А.В. Компьютерное моделирование выпучивания нанотрубки при кручении // Сибирский журнал индустриальной математики. 2008. Т. 11. № 1. С. 3-22.
30.  Гольдштейн Р.В., Ченцов А.В. Дискретно-континуальная модель нанотрубки // Изв. РАН. МТТ. 2005. № 4. С. 57-74.
31.  Tersoff J. New empirical approach for the structure and energy of covalent systems // Phys. Rev. B. 1988. V. 37. № 12. P. 6991-7000.
32.  Tersoff J. Empirical Interatomic potential for Carbon, with Applications to Amorphous Carbon // Phys. Rev. B. 1988. V. 61. № 25. P. 2879-2882.
33.  Brenner D.W. Empirical Potential for Hydrocarbons for Use in Simulating the Chemical Vapor Deposition of Diamond Films // Phys. Rev. B. 1990. V. 42. № 15. P. 9458-9471.
34.  Brenner D.W., Shenderova O.A., Harrison J.A., Stuart S.J., Ni В., Sinnott S.B. A second-generation reactive empirical bond order (REBO) potential energy expression for hydrocarbons // J. Phys.: Condens. Matter. 2002. V. 14. P. 783-802.
35.  Allinger N.L., Yuh Y.H., Lii J.-H. Molecular mechanics. The MM3 force field for hydrocarbons. 3. The van der Waal's potentials and crystal data for aliphatic and aromatic hydrocarbons // J. Am. Chem. Soc. 1989. V. 111. № 23. P. 8576-8582.
36.  Case D.A., Cheatham Т.Е., Darden T., Gohlke H., Luo R., Mez K.M., Onufriev A., Simmerling C, Wang В., Woods R. The Amber biomolecular simulation programs // J. Computat. Chem. 2005. V. 26. № 16. P. 1668-1688.
37.  Ponder J.W., Case D.A. Force fields for protein simulations // Adv. Prot. Chem. 2003. V. 66. P. 27-85.
38.  Scarpa F., Adhikari S., Srikantha Phani A. Effective elastic mechanical properties of single layer grapheme sheets // nanotechnology. 2009. V. 20. P. 065709.
39.  Sears A., Batra R.C. Macroscopic properties of carbon nanotubes from molecular-mechanics simulations // Phys. Rev. B. 2004. V. 69. № 23. P. 235406.
40.  Вахрушев А.В., Липанов A.M., Суетин М.В. Моделирование процессов адсорбирования водорода наноструктурами // Альтернативная энергетика и экология. 2007. 1 (45). С. 22-29.
41.  Кривцов A.M. Деформирование и разрушение твердых тел с микроструктурой. М.: Физматлит, 2007. 304 с. 42. Zhang P., Huang Y., Gao H., Hwang K.C. Fracture nucleation in single-wall carbon nanotubes under tension: A continuum analysis incorporating interatomic potentials // Trans ASME. J. App. Mech. 2002. V. 69. № 4. P. 454-458.
43.  Zhang P., Huang Y., Geubelle P.H., Klein P.A., Hwang K.C. The elastic modulus of single-wall carbon nanotubes: a continuum analysis incorporating interatomic potentials // Int. J. Solid and Struct. 2002. V. 39. № 13. P. 3839-3906.
44.  Odegard G.M., Gates T.S., Nicholson L.M., Wise K.E. Equivalent-Continuum Modeling of Nano-Structured Materials // Compos. Sci. Technol. 2002. V. 62. № 14. P. 1869-1880.
45.  Гольдштейн P.В., Осипенко Н.М., Ченцов А.В. К определению прочности наноразмерных объектов // Изв. РАН. МТТ. 2008. № 3. С. 164-181.
46.  Li С., Chou Т.W. A structural mechanics approach for the analysis of carbon nanotubes // Int. J. Solids Struct. 2003. V. 40. № 10. P. 2487-2499.
47.  Tserpes K.I., Papanikos P. Finite element modeling of single-walled carbon nanotubes // Composites B. 2005. V. 36. P. 468-477.
48.  Иванова Е.А., Кривцов A.M., Морозов Н.Ф., Фирсова А.Д. Учет моментного взаимодействия при расчете изгибной жесткости наноструктур // Докл. РАН. 2003. Т. 391. № 6. С. 764-768.
49.  Иванова Е.А., Кривцов A.M., Морозов Н.Ф., Фирсова А.Д. Описание кристаллической упаковки частиц с учетом моментных взаимодействий // Изв. РАН. МТТ. 2003. № 4. С. 110-127.
50.  Иванова Е.А., Кривцов A.M., Морозов Н.Ф. Получение макроскопических соотношений упругости сложных кристаллических решеток при учете моментных взаимодействий на микроуровне // ПММ. 2007. Т. 71. Вып. 4. С. 595-615.
51.  Беринский И.Е. Упругие и тепловые свойства идеальных кристаллов / Беринский И.Е. и др.: под редакцией A.M. Кривцова. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. 144 с.
52.  Кривцов A.M., Морозов Н.Ф. Аномалии механических характеристик наноразмерных объектов // Докл. РАН. 2001. Т. 381. Вып. 3. С. 345-347.
53.  Кривцов A.M., Морозов Н.Ф. О механических характеристиках наноразмерных объектов // Физика твердого тела. 2002. Т. 44. Вып. 12. С. 2158-2163.
54.  Yakobson B.I., Brabeck C.J., Bernholc J. // Nanomechanics of Carbon Tubes: Instabilities beyond Linear Respnse. Phys. Rev. Lett. 1996. V. 76. № 14. P. 2511-2514.
55.  Гольдштейн Р.В., Городцов В.А., Лисовенко Д.С. Мезомеханика многослойных нанотрубок и наноусов // Физ. мезомеханика. 2008. Т. 11. Вып. 6. С. 25-42.
56.  Беринский И.Е., Кривцов A.M., Кударова А.М. Двупараметрическая многочастичная модель для описания упругих характеристик графена // Успехи механики сплошных сред. К 70-летию академика В.А. Левина. Сб. науч. тр. Владивосток: Дальнаука, 2009. С. 67-82.
57.  Arroyo M., Belytschko T. Finite crystal elasticity of carbon nanotubes based on the exponential Cauchy-Born rule // Phys. Rev. B. 2004. V. 69. P. 115415.
58.  Superlubricity / Eds. A. Erdemirand J.-M. Martin. Amsterdam: Elsevier, 2007. 524 p.
59.  Reddy C.D., Rajendran S., Liew K.M. Equilibrium configuration and continuum elastic properties of finite sized grapheme // Nanotechnology. 2006. V. 17. P. 864-870.
Поступила
в редакцию
30 марта 2010
Получить
полный текст
http://elibrary.ru/item.asp?id=15521939
<< Предыдущая статья | Год 2010. Номер 6 | Следующая статья >>
Система OrphusЕсли Вы обнаружили опечатку или неточность на странице сайта, выделите её и нажмите Ctrl+Enter

119526 Москва, пр-т Вернадского, д. 101, корп. 1, комн. 246 (495) 434-35-38 mtt@ipmnet.ru http://mtt.ipmnet.ru
Учредители: Российская академия наук, Отделение энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН, ООО "Журналы по механике"
Свидетельство о регистрации СМИ № 0110261 выдано Министерством печати и информации Российской Федерации 08.02.1993 г.
© ООО "Журналы по механике"
Webmaster: Александр Левитин
Rambler's Top100