Leiden Classical - Fonóny

Projektový tím v Leiden Classical pripravuje nový model pre reaktívny rozptyl molekúl vodíka na kovových povrchoch, ktorý zahŕňa aj tzv. fonónový efekt. Fonón vo fyzike je kvantum energie, ktoré súvisí s módom vibrácie pevnej kryštalickej mriežky.

Väčšina teórií zaoberajúcich sa reaktívnym rozptylom molekúl vodíka na kovových povrchoch používa modely, v ktorých sa povrchové atómy kovu nehýbu. Počas simulácií tieto atómy zostávajú v pokoji vo svojich ideálnych pozíciách v kryštálovej mriežke. Výsledky takýchto 6-rozmerných kvantovo-dynamických simulácií sú v rozpore s výsledkami získanými pomocou experimentov.

V experimentálnych dátach sa neprejavuje teplotná závislosť v reaktívnom rozptyle vodíka napríklad na povrchu medi, a pozoroval sa známy zákon škálovania energie.

Ani použitie známych, experimentálne získaných parametrov neumožnilo nasimulovať správanie systému tak, ako ho pozorujeme počas experimentu. Zatiaľ ešte nie je presne jasné čo spôsobuje tieto rozdiely, predpokladá sa však, že príčinou môžu byť nasledujúce dve vlastnosti modelov:

1. zanedbanie fonónového efektu
2. zanedbanie excitácie páru elektrón-diera

V projekte Leiden Classical pod platformou BOINC sa pripravujú prvé kroky na začlenenie vplyvu pohybu povrchových atómov kovu do existujúcich modelov. Pripravuje sa nová aplikácia, ktorá umožní simuláciu reaktívneho rozptylu vodíka na statickom povrchu medi, kde však povrchové atómy kovu budú posunuté z ich ideálnych pozícií v kryštálovej mriežke. Povrchové atómy budú posunuté v súlade s priemernými hodnotami nameranými počas experimentu, v závislosti od teploty kovu. 

Táto zmena súčasného modelu zatiaľ neumožňuje výmenu energie počas rozptylu vodíka, ale do dynamiky systému zavádza mimoriadne zvlnenie a anizotropiu. Je dôvod veriť, že toto extra zvlnenie a anizotropia budú mať zásadný vplyv na počítané parametre.

Výsledky simulácií pomocou novej aplikácie budú porovnané s predchádzajúcimi výsledkami. Ak sa medzi nimi nájdu signifikantné rozdiely, znamená to, že vplyv statického, ale zvlneného povrchu je dôležitý a mal by byť zahrnutý do sofistikovanejších modelov a metód.

V každom prípade na nás čaká množstvo nových jednotiek na spracovanie

Sledujte projektové fórum, kde budú časom pribúdať ďaľšie zaujímavé informácie.