Моделирование разрыва атомных связей в линейной моноатомной углеродной цепочке в широком интервале температур

С. А. Котречко $^{1}$ , Т. И. Мазилова $^{2}$ , И. М. Михайловский $^{2}$ , Г. П. Зимина $^{1}$ , Е. В. Саданов $^{2}$

$^{1}$ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03680, ГСП, Киев-142, Украина
$^{2}$ Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт» НАН Украины, ул. Академическая, 1, 61108 Харьков, Украина

Получена: 19.12.2013; окончательный вариант - 27.03.2014. Скачать: PDF

На основе результатов молекулярно-динамического моделирования растяжения линейных углеродных цепочек (ЛУЦ) установлена особенность разрушения этих объектов, которая заключается в необходимости реализации коррелированных флуктуаций смещений критической величины соседних атомов. Предложена статистическая модель разрушения цепочек, которая, в отличие от общепринятых моделей, учитывает эту особенность и позволяет прогнозировать температурную зависимость прочности с наперёд заданной вероятностью разрушения. Установлен вид температурной зависимости прочности ЛУЦ, особенность которого проявляется в наличии трёх характерных областей: линейной в координатах «прочность—температура $^{1/2}$ » и двух нелинейных (низкотемпературной и высокотемпературной). Показано, что такие особенности влияния температуры на прочность ЛУЦ обусловлены характером температурной зависимости дисперсии атомных смещений.

Ключевые слова: углеродные моноатомные цепочки, нанокластеры, предельная прочность, МД-моделирование.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v36/i05/0633.html

PACS: 34.20.Cf, 36.40.Qv, 61.46.-w, 62.25.Jk, 62.25.Mn, 63.22.Kn, 81.07.-b

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

M. Bianchetti, P. F. Bounsante, F. Ginnelli, H. E.Roman, R. A. Broglia, and F. Alasia, Phys. Rep., 357: 459 (2002). Crossref
F. J. Riberto, D. J. Roundy, and M. L. Cohen, Phys. Rev. B, 65: 153401 (2002). Crossref
N. D. Lang and P. Avouris, Nano Lett., 3: 737 (2003). Crossref
V. I. Artyukhov and M. Liu, arXiv:1302.7250v2 [cond-mat.mtrl-sci], June 1, 2013.
Y. Wang, X.-J. Ning, Z.-Z. Lin, P. Li, and J. Zhuang, Phys. Rev. B, 76: 165423 (2007). Crossref
K. Nishioka, S. Nakamura, T. Shimamoto, and H. Fujiwara, Scr. Metallurgica, 14: 497 (1980). Crossref
В. Л. Гиляров, А. Б. Пахомов, Физика твёрдого тела, 23, № 6: 1569 (1981).
В. Л. Гиляров, Физика твёрдого тела, 25, № 3: 944 (1983).
Ch. Lee, X. Wei, J. W. Kysar, and J. Hone, Science, 321: 385 (2008). Crossref
I. M. Mikhailovskij, E. V. Sadanov, S. Kotrechko, V. Ksenofontov, and T. I. Mazilova, Phys. Rev. B, 87: 045410 (2013). Crossref
S. Kotrechko, I. Mikhailovskij, T. Mazilova, and O. Ovsjannikov, Key Engineering Materials, 592–593: 301 (2014).
S. Bahn and K. W. Jacobsen, Phys. Rev. Lett., 87: 266101 (2001). Crossref
E. V. Sadanov, T. I. Mazilova, I. M. Mikhailovskij, V. A. Ksenofontov, and A. A. Mazilov, Phys. Rev. B, 84: 035429 (2011). Crossref
T. Ragab and C. Basaran, J. Electronic Packaging, 133: 020903 (2011). Crossref
D. W. Brenner, O. A. Shenderova, J. A. Harrison, S. J. Stuart, B. Ni, and S. B. Sinnott, J. Phys.: Condens. Matter, 14: 783 (2002). Crossref
T. Belytschko, S. P. Xiao, G. C. Schatz, and R. S. Ruoff, Phys. Rev. B, 65: 235430 (2002). Crossref
T. I. Mazilova, S. Kotrechko, E. V. Sadanov, V. A. Ksenofontov, and I. M. Mikhailovskij, Int. J. Nanoscience, 9, No. 3: 151 (2010). Crossref
В. Штиллер, Уравнение Аррениуса и неравновесная кинетика (Москва: Мир: 2000).
Г. Лейбфрид, Микроскопическая теория механических и тепловых свойств кристаллов (Москва: ГИФМЛ: 1963).
C. G. Rodrigues, J. N. Teixeira Rabelo, and V. I. Zubov, Brazilian Journal of Physics, 36, No. 2B: 592 (2006). Crossref