2.4.2. Об алгоритме компьютерной программы для моделирования термодинамических и структурных характеристик для ГЦК нанокластеров металлов

В рамках данной работы проведено сравнительное исследование плавления и кристаллизации нанокластеров, содержащих от Nатомов. Для моделирования эволюции нанокластеров при изменении их температуры и диаметра была использована расчетная схема, применявшаяся ранее (в частности, в [150,153,156,157,158] и построенная на основе алгоритма Метрополиса [159]).

Изложим кратко основные детали построения случайных конфигураций наночастиц. В каноническом ансамбле случайное смещение выбранного случайным образом і-го атома, из некоторого «старого» положения О в «новое» N, определяется вероятностью перехода

где AU - разность полных энергий (2.4), соответствующих двум положениям О и N. Периодические граничные условия к ячейке моделирования не применялись. Поскольку нас интересовало поведение только одной наночастицы, размер ребра ячейки моделирования Lвыбирался значительно большим по отношению к размеру изучаемой частицы (Z)/Z = 10). Для каждого выбранного набора параметров расчета было выполнено как минимум IO⁵ MK - макрошагов расчетной схемы (отнесенных на каждый силовой центр) для нагревания, после того как система переходила в равновесное состояние. Переход в равновесное состояние определялся по стабилизации полной энергии системы (2.4). Чтобы исключить влияние начального состояния на конечный результат, для каждого набора параметров проводилась серия расчетов с последующим усреднением результатов.

Все результаты, изложенные в данной работе, получены с применением разработанного нами блока компьютерной программы для компьютерного MK- моделирования нанокластеров, начальная конфигурация представляет собой систему сложной конфигурации для моделирования наноконтактов на примере

зонд - образец. Эта программа была доработана и усовершенствована совместно с Д.Н.

Рис. 29. Блок-схема реализации алгоритма MK - моделирования [160].

Начальная конфигурация объекта строится следующим образом. Пользователь задает геометрические параметры области моделирования, выбирает тип атомов наночастицы, их температуры, а также параметры потенциала взаимодействия. После запуска программы производится уравновешивание системы при заданных исходных условиях и непосредственно процесс моделирования, после чего происходит изменение температуры системы с заданным расчетным шагом. Каждый этап моделирования сопровождается сохранением параметров системы: потенциальной части внутренней энергии, координат атомов и т.д., что в дальнейшем позволяет анализировать результаты моделирования. При этом программа подготавливает файлы, которые могут быть обработаны с использованием ряда вспомогательных программ.

2.4.3.