ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ LÝ THUYẾT VÀ VẬT LÝ TOÁN
I. MỞ ĐẦU:
1. Tính cấp thiết của đề tài
Mô phỏng vi mô hay còn gọi các mô hình nguyên tử đang được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau đặc biệt là đối với vật liệu vô định hình, vật liệu nano và công nghệ nano. Các mô hình nguyên tử này được thiết kế và sử dụng như những mẫu thí nghiệm ảo với kích thước nguyên tử nhằm dự báo các tính chất mới của vật liệu cũng như các mẫu vật liệu mới trước khi nó được tổng hợp. Thêm vào đó công nghệ nano thường phải làm việc với các quá trình vật lý xẩy ra trong khoảng thời gian cỡ picosecond với các đối tượng kích thước nanometer. Do vậy các mô hình nguyên tử đã trở thành một công cụ rất hữu hiệu để khảo sát các vấn đề kể trên.
Từ những thập niên 50 của thế kỉ XX các mô hình nguyên tử thường được sử dụng với các thế tương tác thực nghiệm và bán thực nghiệm như thế Lennard Jones, thế More,... Từ đó đến nay phương pháp mô phỏng không ngừng phát triển. Cùng với nó là sự phát triển và sử dụng các thế tương tác thực tế hơn, điều này có nghĩa là mô hình vật liệu tin cậy hay không sẽ phụ thuộc vào thế tương tác được lựa chọn. Thế tương tác giữa các nguyên tử, phân tử trong mô hình càng chính xác thì khối lượng tính toán càng tăng dẫn đến kích thước mô hình thường rất nhỏ so với mẫu thực và vì thế độ tin cậy của mô hình còn thấp. Thời gian gần đây với sự phát triển của công nghệ thông tin, tốc độ tính toán của máy tính tăng lên rất nhiều, đặc biệt là sự xuất hiện của các siêu máy tính và kỹ thuật tính toán song song làm cho phương pháp mô phỏng càng phát huy được sức mạnh của nó.
Đối tượng khảo sát của mô phỏng vi mô trải rộng trên toàn bộ các lĩnh vực của công nghệ vật liệu mới và công nghệ nano. Tất nhiên, các mô hình nguyên tử cung cấp nhiều thông tin quý giá chẳng hạn các nghiên cứu mới đây cho thấy những sai hỏng trong cấu trúc cũng như các tính chất dị thường của các màng mỏng oxit. Ở trạng thái vô định hình SiO2 xuất hiện sự chuyển pha bậc một khi tiến hành nén áp suất rồi giảm dần quá trình nén theo chiều ngược lại. Các dị thường trong cấu trúc như mật độ, hệ số khuếch tán, trật tự cấu trúc cũng được phát hiện. Khi tiến hành nghiên cứu phân bố lỗ hổng trong vật liệu Al2O3 và SiO2 xuất hiện các lỗ hổng có bán kính lớn hơn bán kính nguyên tử. Mật độ các lỗ trống chứng minh độ xốp của vật liệu đồng thời cho thấy các đám cavity kích thước lớn trong nó.
Vấn đề đặt ra là kiểm tra lại sự xuất hiện của các vacancy tự nhiên trong vật liệu vô định hình và sử dụng các lỗ trống này để hòa tan các chất khác vào vật liệu? Đây là vấn đề chưa được đề cập trong những công trình nghiên cứu trước đây. Đó chính là lý do chọn đề tài:
“ Mô phỏng vacancy tự nhiên trong vật liệu vô định hình”
2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Ø Mục đích: Nghiên cứu cấu trúc vi mô của vật liệu VĐH nhằm xác định sự xuất hiện của các lỗ trống trong vật liệu vô định hình và sự hòa tan của các chất khí vào vật liệu này
Ø Đối tượng nghiên cứu là vật liệu VĐH hợp kim Fe1-x Bx, Al2O3
Luận án tập trung vào nghiên cứu
1) Cấu trúc vi mô của các hệ VĐH hai nguyên Fe-B và oxit Al2O3
2) Sự xuất hiện của các vacancy tự nhiên và ứng dụng khí hòa tan
3. Phương pháp nghiên cứu:
Luận án sử dụng phương pháp mô phỏng thống kê hồi phục (TKHP)
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Các kết quả thu được của luận án cho phép dự báo và giải thích được một số hiện tượng vật lý xảy ra trong vật liệu VĐH, góp phần tìm hiểu về mô hình cấu trúc VĐH.
Các kết quả này có ý nghĩa dự báo, tham khảo, định hướng cho các nghiên cứu tiếp theo về vật liệu VĐH cũng cho các ứng dụng về sản xuất vật liệu mới trong tương lai.
II. CẤU TRÚC:
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, nội dung nghiên cứu gồm 3 chương
Chương I: Tổng quan
Trình bày tổng quan về các phương pháp mô phỏng. Các kết quả nghiên cứu về về vật liệu VĐH FeB, Al2O3 ở trong và ngoài nước, những vấn đề còn tồn tại…
Chương II: Phương pháp nghiên cứu
Trình bày nội dung phương pháp thống kê hồi phục, thuật toán mô phỏng, cấu trúc chương trình …
Chương III: Vi cấu trúc hệ FeB, Al2O3
Các kết quả nghiên cứu về vi cấu trúc của hệ FeB
III. KẾ HOẠCH THỰC HIỆN
- Từ 20/9/2009 đến 20/10/2009: Đặt ý tưởng, liên hệ với giáo viên hướng dẫn để được thống nhất tên đề tài và nội dung nghiên cứu, xin từ GVHD các công việc chuẩn bị.
- Từ 20/10/2009/ đến 20/11/2009:
+ Tìm hiểu về đề tài: các hợp chất vô định hình trên cơ sở FeB, Al2O3
+ Các phương pháp nghiên cứu vật liệu, phương pháp mô phỏng
+ Tìm hiểu chương trình, tạo mẫu nghiên cứu để chạy mô phỏng trên máy tính
+ Chạy chương trình, liên hệ với Trung tâm Tính toán hiệu năng cao - ĐHSP Hà Nội nhờ hỗ trợ để có thể chạy chương trình hiệu quả nhất.
+ Viết đề cương, trình đề cương với GVHD
- Từ 15/12/2009 đến 21/12/2009: Liên hệ xin làm việc tại bộ môn Vật lý Tin học thuộc Viện Vật lý Kỹ thuật, ĐHBK Hà Nội.
- Từ 25/12/2009 đến 27/12/2009: Bảo vệ đề cương tại ĐHSP Hà Nội
- Từ 01/01/2010 đến 01/08/2010: Hoàn thành luận án trình GVHD
- Từ 20/09/2010: Bảo vệ luận án.
IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
- “Nghiên cứu thể tích tự do và lỗ trống trong kim loại vô định hình Coban”, Báo cáo tại HNVL toàn quốc lần thứ IV, Núi Cốc, 5-7/11/2003, tr. 797-801.
- “Lỗ trống và đám lỗ trống trong hợp kim vô định hình hệ kim loại-á kim”, Tuyển tập các báo cáo tại HNVL toàn quốc lần thứ VI, tr.1143-1146.
- “Mô phỏng số trong nghiên cứu vật liệu mới”, Hiendaihoa.com, 10-11-2006.
- Hoàng Văn Huệ(2006), “Mô phỏng cấu trúc vi mô và tính chẩt khuếch tán trong một số vật liệu vô định hình”, Luận án tiến sĩ vật lý, ĐHBK – Hà Nội.
- P.N.Nguyên (1996), ‘‘Nghiên cứu cấu trúc và một số tính chất vật lý của kim loại và hợp kim vô định hình trên cơ sở sắt và coban bằng phương pháp mô hình hoá’’, Luận án tiến sĩ toán lí, ĐHBK - Hà nội.
- Arsenault R.J., Beeler J.R., Esterling D.M. (1988), “Computer simulation in materials science”, p.322.
- Belashchenko D.K., V.V.Hoang., P.K.Hung (2000), “Computer simulation of local structure and magnetic properties of amorphours Co-B alloys”, J.Non-Crystalline Solid, 169, p.276.
- P.N.Nguyen, N.V.Hong, et. al.(2002), “Investigation of local structure of the amorphous alloys FexB1-x”, Proc. of the fifth Vietnamese German seminar on physics and engineering, 25-Feb. – 02-March
- P.K.Hung, P.N.nguyen. V.V.Hoang, H.V.Hue. N.V.Hong, L.T.Vinh (2002), “Computer simulation of diffusion in amorphour solid”, Adv. in Natural Scien., Vol.3, No.4 (315-321).
- P.K.Hung, V.V.Hoang, H.V.Hue, L.V.Vinh, N.V.Hong (2003), “The study of pores and free volume in amorphous models”, Modelling, simulation and Optimization of complex processes, March 10-14, 215-225.
11 P.K.Hung, H.V.Hue, L.T.Vinh (2006), “Simulation study of pores and pore clusters in amorphous alloys Co100-xBx and Fe100-yPy”, J. Non-Cryst. Solids, 352, 30-31, p 3332-3338.
