Моделирование образования молекулярной структуры в результате теплового пробоя в аморфном углероде

Предложена многомасштабная модель памяти на фазовом переходе. Процесс моделируется самосогласованно на трех уровнях. На первом уровне проводятся вычисления квантовой молекулярной динамики из первых принципов c учетом пространственного распределения температуры. Временна́я эволюция электронной структуры моделируется на втором уровне с использованием редуцированной молекулярной динамики Эренфеста в окрестности фазового перехода второго рода. На третьем уровне вычисляется новое пространственное распределение температуры с помощью уравнения теплопроводности в сплошной среде. Вычисления показывают образование графитовой послойной молекулярной структуры из аморфного состояния под действием температурных эффектов. Эволюция электронной плотности приводит к локализации пространственной зависимости проводимости. Пространственно локализованный джоулев источник инициирует возникновение тепловой неустойчивости и таким образом поддерживает структуру. Такое поведение может объяснить возникновение S-образной формы вольт-амперной характеристики проводящей наноточки в эксперименте. Вычисления проводились на суперкомпьютере IBM Blue Gene/P, установленном на факультете ВМК МГУ.