مدل سازی و بررسی خواص مکانیکی، ساختاری و الکتریکی نانوساختارهای ترکیبی batio3

در این پایان نامه با استفاده از روش دینامیک¬مولکولی به بررسی خواص نانوتسمه¬های پروسکیت باریم تیتانایت (batio3) به صورت تابعی از اندازه و درصد ناقصی اکسیژن پرداخته شده و سپس انرژی، ضرایب مکانیکی، ضریب پیزوالکتریک، قطبش پذیری و... محاسبه می¬شود و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می گردد. راستاهای مورد بررسی در این تحقیق عبارتند از:]111[، ]110[ و] 001[. نانوتسمه ها ساختارهای تک بعدی ناهمسانگردی هستند که دارای سطح مقطع مستطیلی می¬باشند و نسبت سطح به حجم آنها زیاد است. بنابراین، خواص فیزیکی آنها با سایر نانوساختارها متفاوت است. هنگامی که با اعمال نیرو، تغییری در ابعاد نانوتسمه¬های باریم تیتانایت (batio3) داده می¬شود پدیده دو قطبی شدن (پولاریزاسیون ) را می¬توان دید. بنابراین در پاسخ به تغییر حالات مکانیکی یک ولتاژ یا میدان الکتریکی در آنها ایجاد و در نتیجه از خود شارژ الکتریکی تولید می کنند، همچنین مواقعی که در میدان الکتریکی قرار می گیرند، ابعاد خود را تغییر می دهند. این رفتار برگشت پذیر را خاصیت پیزوالکتریکی می نامند. مدل سازی برهم کنش ذره ها با یکدیگر، معمولاً با انرژی پتانسیل بین ذره های اتم ها یا مولکول های دستگاه بیان می شود. انرژی پتانسیل بین اتم های batio3 با پتانسیل باکینگهام بیان می شود که شرایط مرزی نیز مدل برهم کنش بین ذرات دستگاه و محیط اطراف آن را مشخص می کند. برای انجام شبیه¬سازی سامانه مورد نظر، باید ساختار بلوری نانوتسمه¬های پروسکیت باریوم تیتانایت تهیه شود. طول هر یک از این نانوساختارها 149.11 ? ~ می باشد که در دو حالت قبل و بعد از تعادل (آماده برای کشش) نمایش داده شده اند. با استفاده از مولد اعداد تصادفی مولر اجازه ی حرکت اولیه به ذرات داده می شود و بعد از گذشت 1000 گام زمانی یعنی حدود ps1 سیستم به تعادل با محیط می رسد. این تعادل تحت آنسامبل nvt انجام می گیرد. با کمک نرم افزار vmd می توان ساختار نانوتسمه ها را از زاویه های مختلف نشان داد. بعد از به تعادل رسیدن نانوساختارها، مکان اتم ها جابه¬جا شده و از جایگاه اولیه¬ی خود خارج می-شوند که دراین لحظه یکی از دو انتها را ثابت در نظر گرفته و انتهای دیگر را با سرعت ثابت کشیده می¬شود. نتایج محاسبات با کمک نرم افزار lammps به دست آمده است. در نهایت پارامترهای مکانیکی و الکتریکی از قبیل ثابت شبکه ی ساختار، مدول یانگ، پولاریزاسیون خودبه¬خودی، ثابت پیزوالکتریک و ... به دست آمد و با اطلاعات آزمایشگاهی مقایسه شد که نتایج، نشانگر توافق خوب بین شبیه سازی و آزمایشگاه می باشد.