Doktorska disertacija
Modeliranje samourejenih funkcionalnih materialov s pomočjo teorije omrežij
Ogledi: 8 | Prenosi: 10
Povzetek
Produkcija funkcionalnih materialov, ki so zgrajeni iz kovinskih nanodelcev, je eden
od pomembnejših korakov v sodobni nanotehnologiji. Ena od obetajočih metod je nelinearen
proces samoureditve nanodelcev v makroskopske skupke, kjer lahko s spreminjanjem
nekaterih kontrolnih parametrov ustvarimo različne strukture. Značilnost
takih skupkov so nekatere nove fizikalne lastnosti, ki so pogosto posledica kompleksne
strukture sistema.
V tej doktorski dizertaciji se ukvarjamo z numerično študijo procesov samoureditve
kovinskih nanodelcev na substratih. Raziskujemo lastnosti tako dobljenih skupkov
z pomočjo analize njihove strukture ter prevodnosti zaradi kvantnega tuneliranja
posameznih elektronov pod vplivom zunanje napetosti. Naš približek temelji
na mapiranju nanodelčnih filmov na planarne grafe, ali nano-omrežja, kar nam z
uporabo metod teorije grafov in statistične fizike kompleksnih omrežij omogoča kvantitativno
analizo strukture in dinamičnih procesov. Vpeljemo in raziskujemo tri
modele nanodelčnih skupkov: (a) omrežja, ki temeljijo na empirično pridobljenih
podatkih o pozicijah nanodelcev na substratih; (b) skoraj ravnovesne ureditve, ki so
posledica vezave na podlagi bio-molekulskega prepoznavanja; ter (c) celična omrežja,
ki nastanejo v procesih kopičenja manjših skupkov (celic) nanodelcev.
Z vpeljavo posplošenega modela prevodnosti posameznih elektronov skozi kapacitivno
sklopljene nanodelčne filme simuliramo transport naboja skozi opisana nanoomre
žja. Netrivialna topologija nano-omrezja lahko vodi do novih prevodniških lastnosti.
Pojavijo se lahko nelinearne lastnosti odvisnosti toka od napetosti ter negausovske
fluktuacije toka na elektrodah zaradi sovpliva prevodnih poti skozi film in
korelacij dolgega dosega v časovnih fluktuacijah naboja vzdolž teh prevodnih poti.