Глава 1340 — Метод Функционала Плотности
Модуль Юнга…
Судя по ряду требуемых параметров, Лю Чжоу сначала задумался о веревке с высокой прочностью на растяжение, затем он задумался об ударопрочных покрытиях, используемых в автомобилях или аэрокосмической технике.
Что касается того, где этот материал может быть использован…
Там была тонна применений.
Его можно было бы использовать как трос на космической станции или как буксирный трос для крепления теплоотвода и солнечных панелей. Его можно было использовать в качестве подвесного материала для инженерного оборудования или в качестве стопорного устройства на палубе авианосца.
Все эти виды использования могут сэкономить кучу денег.
И это было лишь несколько применений для такого рода материалов.
Лю Чжоу считал, что этот материал с высоким модулем Юнга и высокой прочностью на разрыв может иметь бесчисленное множество применений, о которых он никогда бы даже не подумал.
Вернемся к исследованиям.
Для технических стандартов, заданных системой, лучшим вариантом, который мог придумать Лу Чжоу, был материал на основе углерода с высокой прочностью на растяжение, легким весом и сильной пластичностью.
Например, углеродное волокно и ряд армированных графитом композитных материалов.
Этот вид материала не только имел широкий простор для развития, но и был его оригинальной областью исследований в области вычислительного материаловедения. Когда он начал свои исследования в области вычислительных материалов, он начал с углеродных материалов.
Поэтому для него эта задача была совсем не трудной.
Это было так же просто, как кусок пирога!
Покинув лабораторию профессора Ван Цинпина, Лу Чжоу не остался в Институте перспективных исследований Цзиньлин. Вместо этого он отправился прямиком домой.
При модификации математической модели, основанной на результатах эксперимента, в его сознании внезапно возникли некоторые идеи по исследованию вычислительных материалов.
Возможно, из-за того, что он достиг уровня 10 как в математике, так и в физике, Лю Чжоу обнаружил, что его чувствительность к числам и физическим явлениям достигла нового уровня.
Даже ключ, который был настолько мал, что им почти можно было пренебречь, бесконечно увеличивался в его глазах; он превращался в ключ, который он мог видеть своим умом.
Независимо от того, откуда пришло вдохновение, в этот момент в его голове была только одна мысль.
Который должен был записать это вдохновение, прежде чем оно исчезнет.
Лу Чжоу поднялся в кабинет. Проинструктировав Сяо ая приготовить ему чашку кофе, Лу Чжоу сел за стол и разложил черновик бумаги, который принес из лаборатории.
«Согласно материалу а, синтезированному в экспериментальном процессе по разработанной модели, после осаждения образуется мягкая масса, а диаметр углеродных нанотрубок крайне неравномерен…»
«Причиной такого результата должно быть то, что мономер акрилонитрила подвергается неадекватной свободнорадикальной полимеризации, и образуется большое количество промежуточного продукта. Это приводит к недостаточному прогрессу реакции третьей стадии… Затем образуется мягкая пенистая смесь.»
«Хм, интересно.»
Мягкая пенистая смесь была не тем, что показалось Лу Чжоу интересным; это были явления, которые он обнаружил, когда пересмотрел расчетную модель.
Серьезно подумав некоторое время, он взял ручку и аккуратно написал строчку текста на чистом черновике.
[Неявный метод функционала плотности]
Когда Лу Чжоу увидел, что его вдохновение перешло в слова, он не мог не улыбнуться.
Вообще говоря, когда проблема была четко записана, она была уже на полпути к решению.
По крайней мере, для него!
Неявная функциональная плотность была методом вычислительного материаловедения для явной функциональной плотности; это была популярная область исследований в теоретической области вычислительного материаловедения.
Как мы все знали, обменно-корреляционная энергетическая функция была явной функцией, которая была непосредственно представлена функцией электронной плотности. И при использовании орбитальной волновой функции Кона-Шама в качестве прямого представления переменной эта функция станет неявной.
Простейшей неявной функцией была коммутативная энергетическая функция Фока, которую часто называли точной корреляционной функцией в контексте теории функционала плотности.
Для молекулярных систем использование неявных функционалов могло бы обеспечить точность, эквивалентную теории многотельных возмущений второго порядка, при относительно небольшом объеме вычислений. Поэтому метод неявного функционала плотности широко рассматривался как высокопотенциальный метод вычислительного материаловедения.
Однако, несмотря на очевидные преимущества, его недостатки были также очевидны. Например, точность была ограничена, а также невозможность точно описать ван-дер-ваальсовы взаимодействия и т. д. Это имело решающее значение для изучения твердых материалов.
Таким образом, неявный метод функционала плотности имеет относительно мало применений в исследованиях твердых материалов, и только некоторый прогресс был достигнут в некоторых областях, несмотря на огромное развитие вычислительной мощности.
До сих пор неявный корреляционный функциональный метод основывался на теореме адиабатической корреляционной флуктуации и диссипации, которая привлекла широкое внимание в академическом сообществе. Это было широко расценено как прорыв в исследовании для того чтобы отжать недостатки имплицитной функциональной плотности.
Однако размеры этих функций были огромны, и даже самые мощные традиционные компьютеры боролись бы с огромным количеством вычислений. Таким образом, нынешняя область исследований все еще была привязана к поисковым исследованиям простых систем.
То, что Лу Чжоу должен был сделать в данный момент, состояло в том, чтобы расширить этот метод от простой системы до сложных исследований углеродных материалов!
Как только это исследование увенчается успехом, оно окажет огромную помощь всей области исследований углеродных композиционных материалов. Его значение может даже превзойти «Модуль Юнга ≥ 2,1 ТПА, разрывная прочность ≥ 80н/м» сам материал!
Перо в его руке не останавливалось ни на секунду. Написав заглавие, Лу Чжоу быстро углубился в изучение самого предложения.
[Согласно теореме HK, энергетический функционал основного состояния системы может быть выражен следующим образом: EG{P(r)}=E{P(r)}+∫V(r)ρ(r)dr…]
[Функция E{P(r)} может быть выражена следующим образом: E{P(r)}=T{ρ(r)}+1/2 ∫ ∫ {ρ(R){ρ(R)drdr+exc {P (r)}…]
[…]
Строки вычислений текли из-под кончика пера, как струящийся ручеек, вместе с порывом вдохновения, и они складывались в реки и текли в море!
Все его вдохновение проявилось в виде чисел.
Все материальные силы и физические свойства были включены и абстрагированы на математический язык строгой логикой!
«Затем введем уравнение Шредингера…»
Перо на кончиках пальцев Лу Чжоу было похоже на острый кинжал, пронзающий толстые ветви в туманном лесу.
Лю Чжоу посмотрел на результат на бумаге. Его зрачки загорелись, а брови, наконец, расслабились, показывая улыбку на лице.
Впереди был еще долгий путь.
Однако его интуиция в науке подсказывала ему, что он очень близок к концу!
Время шло медленно.
Солнце медленно двигалось по небу.
Небо за окнами совсем потемнело; по обеим сторонам обсаженной деревьями дорожки зажглись уличные фонари. Лу Чжоу наконец поднял голову и облегченно вздохнул. Он отложил ручку, которую держал в руке.
«… Метод неявного функционала плотности также имеет широкие перспективы для исследования углеродных композиционных материалов. Теперь это гораздо более применимо.»
«В то же время это также можно рассматривать как прорыв в распространении метода от простой системы к сложной системе.»
«Хотя за этим еще есть место для дальнейших исследований.»
«Но… давайте пока остановимся здесь.»
Лу Чжоу улыбнулся и отложил ручку в сторону.
В ту же секунду, как он положил ручку, перед его глазами появилась полоска светло-голубого текста.
Лу Чжоу моргнул, думая, что это иллюзия.
Однако светло — голубой текст остался там…
[Поздравляю, пользователь, с завершением миссии!]