Создание программного комплекса моделирования физико-химических процессов на поверхности

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-71-20053

НазваниеСоздание программного комплекса моделирования физико-химических процессов на поверхности

Руководитель Стишенко Павел Викторович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" , Омская обл

Конкурс №24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-716 - Системы и технологии математического моделирования для естественных наук

Ключевые слова метод Монте-Карло, метод трансфер-матрицы, тензорные сети, поверхностные явления, адсорбция, моделирование, программное обеспечение

Код ГРНТИ27.35.49

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на создание современного программного комплекса для моделирования адсорбционных монослоев на однородных и неоднородных поверхностях, в том числе наноструктурированных. Программный комплекс основан на обобщенной модели решеточного газа в совокупности с наиболее мощными численными методами современной статистической физики, такими как методы Монте-Карло, трансфер-матрицы, ренормализационные подходы и недавно разработанный метод тензорных сетей. С точки зрения научной новизны проекта, нами предлагается общий способ описания адсорбционных систем с различными типами взаимодействий «адсорбат-адсорбат» и «адсорбат-адсорбент» в рамках одной решеточной модели. Отличительной особенностью разрабатываемого программного комплекса является возможность моделирования сложных адсорбционных систем, учитывая различные особенности элементарных физико-химических процессов, протекающих в адсорбционном слое. Среди прочего следует отметить следующие: (1) направленность и насыщаемость взаимодействий между адсорбированными молекулами; (2) многоцентровый характер адсорбции; (3) возможность различной ориентации молекул по отношению к поверхности твердого тела; (4) разнообразие центров адсорбции; (5) геометрическая и энергетическая неоднородность поверхности адсорбента; (6) изменение геометрии и химической структуры поверхности под воздействием адсорбционного слоя; (7) адсорбция многокомпонентых газовых смесей; (8) возможность протекания химической реакции между адсорбированными молекулами. Кроме систематичности подхода, научная новизна проекта заключается также в использовании уникального комплекса взаимодополняющих численных методов. Последнее особенно важно при изучении фазовых переходов, в частности процессов самосборки в адсорбционных слоях. Отметим, что планируется создать программный комплекс, ориентированный на широкий круг пользователей, как теоретиков, так и экспериментаторов. Заявленный программный комплекс призван заполнить пробел между экспериментальными исследованиями макрообъектов и квантово-химическими расчетами адсорбции одной или нескольких молекул на поверхности небольших кластеров из атомов металлов и графита.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Фефелов В.Ф., Мышлявцев А.В., Мышлявцева М.Д. Complete analysis of phase diversity of the simplest adsorption model of a binary gas mixture for all sets of undirected interactions between nearest neighbors Adsorption (год публикации - 2019)
10.1007/s10450-019-00043-3

2. Стишенко П.В., Каюмова Т.Р. Investigation of lateral interactions between ammonia molecules adsorbed on a V3C2 MXenes sheet of DFT study and statistical physics AIP Conference Proceedings (год публикации - 2019)

3. Фадеева А.И., Горбунов В.А., Стишенко П.В., Мышлявцев А.В. Model of Fe-Terephthalate Ordering on Cu(100) Journal of Physical Chemistry C, Volume 123, Issue 28, Pages 17265-17272 (год публикации - 2019)
10.1021/acs.jpcc.9b02834

4. Акименко С.С., Горбунов В.А., Мышлявцев А.В., Стишенко П.В. Tensor renormalization group study of hard-disk models on a triangular lattice Physical Review E, Volume 100, Issue 2, Article number 022108 (год публикации - 2019)
10.1103/PhysRevE.100.022108

5. Гомологический ряд фаз типа цветок металл-органических сетей на поверхности золота Homologous Series of Flower Phases in Metal–Organic Networks on Au(111) Surface The Journal of Physical Chemistry C (год публикации - 2020)
10.1021/acs.jpcc.0c02527

6. Влияние точечых дефектов поверхности меди на температурную устойчивость железо-терефталатных металл-органических сетей Influence of Point Defects on Cu(lOO) Surface on Thermal Stability of Fe–Terephtalate Metal–Organic Networks AIP Conference Proceedings (год публикации - 2020)

7. Мышлявцев А.В., Мышлявцева М.Д., Акименко С.С. Classical lattice models with single-node interactions on hierarchical lattices: The two-layer Ising model Physica A: Statistical Mechanics and its Applications (год публикации - 2020)
10.1016/j.physa.2020.124919

8. Мышлявцев А.В., Мышлявцева М.Д., Акименко С.С. Classical lattice models with single-node interactions on hierarchical lattices: The two-layer Ising model Physica A, Vol. 558, Pp. 124919 (год публикации - 2020)
10.1016/j.physa.2020.124919

9. Акименко С.С., Г.Д. Анисимова, Фадеева А.И., Фефелов В.Ф., Горбунов В.А., Каюмова Т.Р., Мышлявцев А.В., Мышлявцева М.Д., Стишенко П.В. SuSMoST: Surface Science Modeling and Simulation Toolkit Journal of Computational Chemistry, Volume 41, Pages 2084–2097 (год публикации - 2020)
10.1002/jcc.26370

10. Каюмова Т.Р., Стишенко П.В. Qualitative DFT study of lateral interactions between nitrogen molecules adsorbed on a V3C2 MXene sheet AIP Conference Proceedings (год публикации - 2018)

11. Акименко С.С., Фефелов В.Ф., Мышлявцев А.В., Стишенко П.В. Remnants of the devil's staircase of phase transitions in the model of dimer adsorption at nonzero temperature Physical Review B, 97, 085408 (год публикации - 2018)
10.1103/PhysRevB.97.085408

12. Фадеева А.И., Горбунов В.А., Стишенко П.В. Modeling of self-assembling monolayer of terephthalic acid and iron on the copper surface: intermolecular interactions and the ground state AIP Conference Proceedings (год публикации - 2018)

13. Фефелов В.Ф., Мышлявцев А.В., Мышлявцева М.Д. Phase diversity in an adsorption model of an additive binary gas mixture for all sets of lateral interactions Physical Chemistry Chemical Physics, том 20, сс. 10359-10368 (год публикации - 2018)
10.1039/C7CP08426A

Публикации