Квантовое молекулярное моделирование процесса диффузии при структурном фазовом переходе в аморфном углероде

Целью работы является моделирование, направленное на объяснение процессов, происходящих при создании памяти, основанной на фазовых переходах. В работе проводится квантовое моделирование «из первых принципов» процесса диффузии атомов в аморфном углероде при структурном фазовом переходе. Показано, что термические эффекты приводят к образованию графитовой послойной структуры в молекулярной системе. В окрестности термически обусловленного фазового перехода процесс диффузии является анизотропным и обусловлен взаимодействием ионов друг с другом с образованием электронных ковалентных связей. Временной процесс увеличения среднеквадратичного отклонения отличается от Эйнштейновской зависимости из-за взаимодействия атомов и образования связей. Такая структура соответствует повышению электрической проводимости по сравнению с аморфной структурой. Плотность носителей заряда увеличивается в окрестности графитовых поверхностей. Полученные характеристики диффузии позволяют объяснить механизм фазового перехода в экспериментах, в которых была показана возможность создания памяти на фазовых переходах на основе аморфного углерода [1].
Вычисления проводились на суперкомпьютере IBM Blue Gene/P, установленном на факультете ВМК МГУ.