ИСТИНА

В данном проекте рассматривается создание алгоритмического и программного обеспечения для суперкомпьютера с использованием технологий распределенных параллельных вычислений для моделирования:- моделирования электронного строения и прогноза оптоэлектронных свойств идеальных и химически модифицированных нанотрубок и квантовых проводов на основе квантовомеханического метода линеаризованных присоединенных цилиндрических волн (ЛПЦВ) и теории функций Грина;- моделирования структур и свойств (структурных характеристик, колебательных спектров, физических свойств, оптических свойств, технологических свойств – температур кристаллизации, стеклования) широкого класса германатных стекол (на основе методов молекулярной динамики);- моделирования механизмов образования и роста структур при осаждении алмазных нанопленок из газовой фазы, и определение влияния факторов реакционной среды на качество получаемых плёнок (на основе динамических методов Монте Карло);- моделирования механизмов образования наноструктур при нанесении нанопокрытий (а также физико-химических свойств этих покрытий) на таблетки для фармацевтики и пищевой промышленности (на основе теории клеточных автоматов);- моделирования образования и формирования наночастиц оксида титана, синтезируемых золь-гель методом;- моделирования явлений, протекающих в нанопорах при мембранном разделении газовых смесей и определения свойств новых типов нанопористых мембран (проницаемость, фактор разделения), на основе методов молекулярной динамики.

In this project we consider the creation of algorithms and software for a supercomputer using distributed parallel computing technologies for modeling: - simulation of the electronic structure and prediction of optoelectronic properties of ideal and chemically modified nanotubes and quantum wires based on the quantum-mechanical method of linearized attached cylindrical waves (LACV) and Green function-theory modeling of structures and properties (structural characteristics, vibrational spectra, physical properties, optical properties, technological properties - crystallization temperatures, vitrification) of a wide class of germanate glasses (based on methods of molecular dynamics), - modeling mechanisms of formation and growth of structures during the deposition of diamond nanofilms from the gas phase, and determining the influence of factors of the reaction medium on the quality of the resulting films (based on the dynamic Monte Carlo methods); - modeling the mechanisms of nanostructure formation when nanocoatings are applied (as well as the physico-chemical properties in these coatings) on tablets for pharmaceutics and food industry (based on the theory of cellular automata) - modeling the formation and formation of titanium oxide nanoparticles synthesized by the sol-gel method - modeling phenomena occurring in nanopores during membrane separation of gas mixtures and determining the properties of new types of nanoporous membranes (permeability, separation factor), based on molecular dynamics methods.

В ходе выполнения проекта в 2014 г. создано алгоритмическое обеспечение и блок-схемы программного обеспечения для суперкомпьютера с использованием технологий распределенных вычислений для моделирования: – электронных свойств идеальных нанотрубок и нанопроводов методом ЛПЦВ, с учетом трансляционной симметрии, с возможностью учета вращательной и винтовой симметрии; – электронных свойств дефектных нанотрубок; – моделирования структур и свойств (структурных характеристик, колебательных спектров, физических свойств, технологических свойств – температур кристаллизации, стеклования) широкого класса германатных стекол (на основе методов молекулярной динамики); – моделирования механизмов образования и роста структур при осаждении алмазных нанопленок из газовой фазы, и определение влияния факторов реакционной среды на качество получаемых плёнок (на основе динамических методов Монте Карло); – моделирования механизмов образования наноструктур при нанесении нанопокрытий (а также физико-химических свойств этих покрытий) на таблетки для фармацевтики и пищевой промышленности (на основе теории клеточных автоматов); – моделирования образования и формирования неорганических полимерных частиц – наночастиц оксида титана, синтезируемых золь-гель методом; – моделирования явлений, протекающих в нанопорах при мембранном разделении газовых смесей и определения свойств новых типов нанопористых мембран (проницаемость, фактор разделения), на основе методов молекулярной динамики. В ходе выполнения проекта в 2015 г. на основе разработанных алгоритмов и блок-схем программных модулей были созданы программные модули: – программные модули для параллельных суперкомпьютерных нерелятивистких расчетов электронных свойств идеальных нанотрубок и нанопроводов методом ЛПЦВ: 1) с учетом трансляционной симметрии; 2) с учетом вращательной и винтовой симметрии; – программные модули для параллельных суперкомпьютерных расчетов функции Грина дефектных нанотрубок путем решения уравнения Дайсона и использования ЛПЦВ, пригодного для прогноза влияния дефектов на электронные параметры системы; – программные модули решателя, анализатора и визуализатора для моделирования механизма образования и роста структур при осаждении алмазных пленок из газовой фазы с использованием технологии параллельных вычислений; – программные модули для моделирования механизмов образования наноструктур при нанесении нанопокрытий таблеток и их свойств с использованием технологии параллельных вычислений; – программные модули для моделирования механизма образования и формирования неорганических полимерных частиц – наночастиц оксида титана с использованием технологии параллельных вычислений; – программные модули для моделирования явлений, протекающих в поре мембраны, свойств нанопористой мембраны с использованием технологии параллельных вычислений. В ходе выполнения проекта в течение 2016 г. были проведены следующие работы на основе разработанных программных модулей: 1) был осуществлен расчет: – электронных свойств идеальных нанотрубок различной геометрии; – электронных свойств нанотрубок с точечными дефектами замещения; – электронных свойств нанотрубок, содержащих множественные дефекты замещения; – электронных свойств нанотрубок, состоящих из атомов золота; 2) были изучены для роста алмазной пленки: – процесс формирования кристаллической алмазной пленки методом CVD; – влияние важнейших стадий на качество формирования алмазной пленки; – влияние латеральных взаимодействий на формирование димерных рядов; – влияния скоростей реакций миграции вниз на количество дефектов. 3) были рассчитаны для микропокрытий: – кинетические параметры сахарного покрытия на таблетки; – генерация пористого слоя покрытия; – скорости полива, испарения влаги с поверхности пленки, диффузии в покрытии, кристаллизации в покрытии. 4) были определены для процесса формирования наночастиц оксида титана: – кинетические параметры для двух механизмов агрегации OH – OH, OH – OR; – преобладающего механизма агрегации; – влияние pH В 2016 году создана методика поиска кинетических параметров каталитических реакций с учетом термодинамических принципов, а также программное обеспечение, реализующее эту методику. Получены непротиворечивые с термодинамической точки зрения значения кинетических параметров для взаимодействия между NO и CO на поверхности поликристаллической Pt.