English
!

Доклады

Молекулярно-кинетическая модель капельного реактора при низкотемпературном синтезе наноматериалов

Жукалин Д.А.

Воронежский государственный университет

Открытые диссипативные системы в последнее время привлекли внимание многих исследователей самых разных областей. К таким системам все больше относятся не как к экзотическим явлениям, а как к инструменту, позволяющему решать сложные задачи не только в изучении фундаментальных видов взаимодействия различной природы, но и технологических приложениях [1]. Открытые системы интересны тем, что, в отличие от закрытых систем, при определенном взаимодействии с окружающей средой в них может наблюдаться отклонение от состояния равновесия как в микроскопическом, так и макроскопическом масштабах.

Одним из примеров открытой системы является капля испаряющейся жидкости [2]. Капельные методики широко применяются в задачах медицинской диагностики, сепарации растворенных компонент, синтезе наноматериалов и других областях [3].

Для моделирования динамики высыхающей капли использовался ансамбль из 1000 молекул воды, связанных между собой потенциалом Леннарда-Джонса. В качестве подложки, которая играет роль граничных условий, выступает слой графена.

Для моделирования взаимодействия молекулярной системы с окружающей средой использовался термостат Нозе-Хувера. Термостат предполагает возможность диссипации энергии, таким образом, обеспечивая открытость системы. Поэтому полная энергия внутри открытой молекулярной системы не сохраняется. Термостат поддерживает значение температуры на определенном уровне, а по характеру изменения потенциальной энергии можно судить о наличии изменений в системе (фазовые переходы, изменение энтропии и др.).

В результате в настоящей работе была разработана молекулярно-кинетическая модель гидродинамической неустойчивости в испаряющейся капле, адаптированная под условия открытой системы.

В результате численного эксперимента установлены реакционно-активные центры в капельном реакторе, характеризующиеся локальным перераспределением кинетической и потенциальной энергии, способствующие локальному сближению молекул в условиях низкотемпературного синтеза.

© 2004 Дизайн Лицея Информационных технологий №1533