Создана программа для прогнозирования свойств графена

Ученые Пензенского государственного университета (ПГУ) разработали математический алгоритм, который поможет изучить свойства и спрогнозировать реакции на графеновых покрытиях. Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Графен — это очень тонкий двумерный материал, состоящий из одного слоя атомов углерода, образующих гексагональную кристаллическую решетку. Благодаря своим уникальным механическим, электронным и термическим свойствам графен широко применяется в микро- и наноэлектронике, медицине, однако происходящие в нем физические процессы до сих пор остаются слабо изученными. Одна из причин — ограниченность существующих моделей, преимущественно основанных на квантовой теории.

Ученые ПГУ предложили применить к графену классические законы электродинамики. Квантовая электродинамика изучает электромагнитное взаимодействие в предположении о наличии «дискретных» (квантовых) свойств электромагнитного поля, в то время как в классической электродинамике поле непрерывно.    

На кафедре «Математика и суперкомпьютерное моделирование» ПГУ разработали новые интегральные уравнения, описывающие дифракцию электромагнитной волны на объемном неоднородном препятствии, покрытом слоем графена.

«Это была непростая задача. В качестве первого шага к ее решению нами была исследована более простая — скалярная — задача дифракции. Численное решение такой задачи, с одной стороны, проще с технической точки зрения, а с другой — позволяет выполнить апробацию выбранного подхода к решению уравнений нового типа, выбрать эффективную реализацию метода», — рассказал один из разработчиков, доцент кафедры, кандидат физико-математических наук Алексей Цупак.

Результатом стала разработка программы для ЭВМ «Программа для решения скалярной задачи дифракции на произвольной области со специальными условиями сопряжения». С ее помощью можно решать уравнения при моделировании изделий с включением графена. Это необходимо при разработки новых материалов с заданными свойствами для микроэлектроники и нанотехнологий.