Новый метод моделирования геометрии наноструктур

Abstract

Предложен новый метод восстановления и прогнозирования геометрических взаимоотношений между атомами в произвольных атомных ансамблях. Основная идея метода основывается на гипотезе о том, что рассчитанные квантово-химическими методами поверхности нулевого градиента электронной плотности наиболее адекватно описывают «форму атома» в конденсированном веществе и с достаточной точностью могут быть аппроксимированы выпуклыми многогранниками определённой топологии. Непрерывное заполнение пространства феноменологически найденным набором примитивных полиэдров типа Вороного–Дирихле (атомных доменов) позволяет правильно восстанавливать трёхмерную структуру произвольных молекул, наноструктур, решёток металлов. Заполнение приповерхностных областей полиэдрами из этого же базового набора даёт возможность предсказывать характер взаимодействия произвольных атомных ансамблей между собой.

Запропоновано нову методу відновлення та прогнозування геометричних взаємозв’язків між атомами в довільних атомових ансамблях. Основна ідея методи ґрунтується на гіпотезі про те, що розраховані квантовохімічними методами поверхні нульового ґрадієнту електронної густини найбільш адекватно описують «форму атома» в конденсованій речовині та з достатньою точністю можуть бути апроксимовані опуклими багатогранниками певної топології. Неперервне заповнення простору феноменологічно знайденим набором примітивних поліедрів типу Вороного–Діріхле (атомових доменів) уможливлює правильно відновлювати тривимірну структуру довільних молекул, наноструктур, ґратниць металів. Заповнення приповерхневих областей поліедрами з цього ж базового набору уможливлює передбачити характер взаємодії довільних атомових ансамблів між собою.

A new method for predicting and recovery of the geometric relationships between atoms in arbitrary atomic ensembles is proposed. The basic idea of the method is based on the hypothesis that surfaces of zero gradient of the elec- tron density calculated using quantum-chemical methods most adequately describe the ‘shape of the atom’ in condensed matter and can be approximated by convex polyhedrons of certain topology with sufficient accuracy. Continuous space filling with a set of Voronoi–Dirichlet-type primitive polyhedrons (atomic domain) found using a phenomenological method enables to restore correctly arbitrary three-dimensional structure of molecules, nanostructures, metal lattices. Filling of the near-surface areas by the polyhedrons of the same basic set gives a chance to predict the character of interaction between arbitrary atomic ensembles.