Группа учёных из Канады провела моделирование роста разветвлённых нанопроволок (нанодеревьев) весьма оригинальным способом — вместо специализированных научных кодов они взяли коммерческий игровой движок.
Нанопроволоки — это кристаллические структуры с диаметром порядка нанометров и очень большой (неограниченной) длиной. Для описания протекания тока через такие проволочки необходимо учитывать квантовые эффекты, поэтому их также называют «квантовыми проводами».
Практический интерес к ним связан с тем, что их можно делать из полупроводников, а значит, на основе подобных нанопроволочек можно организовывать p-n переходы, транзисторы и микросхемы. Квантовые свойства позволяют также их использовать в фотоэлектрических преобразователях. Ещё большие надежды возлагаются на разветвлённые нанопроволочки, или так называемые «нанодеревья» — потенциально можно вырастить «нанолес», ветви «деревьев» которого будут особым образом переплетаться, образуя трёхмерную структуру наночипа.
Одним из способов выращивания нанодеревьев является «осаждение под скользящим углом» (GLAD). В этом методе нанопроволочки кристаллизуются на подложке, которая обдувается наклонной струёй паров осаждаемого вещества. С помощью GLAD можно выращивать прямые, спиральные и разветвлённые нанопроволоки на подложке. Для получения сложных трёхмерных структур нужно контролировать кинетику роста нанодеревьев, и на данный момент при помощи компьютерной симуляции это сделать гораздо проще, чем экспериментально.
Группа учёных из Канады опубликовала статью, в которой описан результат подобных расчётов. В качестве программы для расчётов они взяли Unreal Development Kit, что дало им «из коробки» готовую ньютоновскую физику и инструмент визуализации. Исследователям осталось только задать правила, по которым из струи пара на подложке образуются зародыши, правила, по которым происходит рост проволочек, и правила, по которым уже выросшая проволочка блокирует поток пара, препятствуя таким образом зарождению и росту кристалла в некоторой области пространства.
Результаты показывают поразительное соответствие экспериментам, проведённым в аналогичных условиях.
Рис. 1. Сопоставление расчётных и полученных экспериментально наноструктур (иллюстрация из оригинальной работы).
Рис. 2. Сопоставление расчётных и экспериментальных картин рентгеновской дифракции на наноструктура�� (иллюстрация из оригинальной работы).
Весь расчёт при объёме 1х1х2 мкм3 имел длину 200 тыс. фреймов при средней скорости расчёта около 100 fps на Core i7-3930.
Нанопроволоки — это кристаллические структуры с диаметром порядка нанометров и очень большой (неограниченной) длиной. Для описания протекания тока через такие проволочки необходимо учитывать квантовые эффекты, поэтому их также называют «квантовыми проводами».
Практический интерес к ним связан с тем, что их можно делать из полупроводников, а значит, на основе подобных нанопроволочек можно организовывать p-n переходы, транзисторы и микросхемы. Квантовые свойства позволяют также их использовать в фотоэлектрических преобразователях. Ещё большие надежды возлагаются на разветвлённые нанопроволочки, или так называемые «нанодеревья» — потенциально можно вырастить «нанолес», ветви «деревьев» которого будут особым образом переплетаться, образуя трёхмерную структуру наночипа.
Одним из способов выращивания нанодеревьев является «осаждение под скользящим углом» (GLAD). В этом методе нанопроволочки кристаллизуются на подложке, которая обдувается наклонной струёй паров осаждаемого вещества. С помощью GLAD можно выращивать прямые, спиральные и разветвлённые нанопроволоки на подложке. Для получения сложных трёхмерных структур нужно контролировать кинетику роста нанодеревьев, и на данный момент при помощи компьютерной симуляции это сделать гораздо проще, чем экспериментально.
Группа учёных из Канады опубликовала статью, в которой описан результат подобных расчётов. В качестве программы для расчётов они взяли Unreal Development Kit, что дало им «из коробки» готовую ньютоновскую физику и инструмент визуализации. Исследователям осталось только задать правила, по которым из струи пара на подложке образуются зародыши, правила, по которым происходит рост проволочек, и правила, по которым уже выросшая проволочка блокирует поток пара, препятствуя таким образом зарождению и росту кристалла в некоторой области пространства.
Результаты показывают поразительное соответствие экспериментам, проведённым в аналогичных условиях.
Рис. 1. Сопоставление расчётных и полученных экспериментально наноструктур (иллюстрация из оригинальной работы).
Рис. 2. Сопоставление расчётных и экспериментальных картин рентгеновской дифракции на наноструктура�� (иллюстрация из оригинальной работы).
Весь расчёт при объёме 1х1х2 мкм3 имел длину 200 тыс. фреймов при средней скорости расчёта около 100 fps на Core i7-3930.
