חומרים מבנים ננו משמשים נרחב במכשירים אלקטרוניים ופוטניים בשל המאפיינים החשמליים והאופטיים הייחודיים שלהם. חישובים של תכונות אלה חיוניים לתכנון מכשירים יעילים. מאמר זה דן בשיטות ושיקולים משותפים לחישובי רכוש בננו-חומרים.

מטענים חשמליים

תכונות חשמל כגון מוליכות, ניידות נושא, קבוע dielectric הם קריטיים לביצועים של מכשירים.שיטות מכניות קוונטיות, כולל תיאוריה פונקציונלית צפיפות (DFT), מועסקים לעתים קרובות כדי לחזות תכונות אלה ברמה האטומית.גישות קלאסיות, כמו מודלים אלמנט סופי, משמשים עבור סימולציות בקנה מידה גדול יותר.

גורמים המשפיעים על חישובים חשמליים כוללים הרכב החומרי, גודל ואפקטי פני השטח.התמכה הקוונטית יכולה לשנות את התנהגות אלקטרון, המשפיעה על מוליכות ודינמיקה של ספקים. Accurate Modeling דורש בהתחשב באפקטים האלה כדי להתאים לתצפיות ניסיוניות.

ניכוי רכוש אופטי

תכונות אופטיות כגון ספיגת ספקטרום, אינדקס השבירה, ו photoluminescence הם חיוניים עבור יישומים אופטיקופטרוניים. Computational שיטות כמו DFT תלוי זמן (TD-DFT) ותאוריה של הדבקה גוף רבים (GW approximation) משמשים כדי לחזות תכונות אלה.

גודל, צורה, משטח מדינות להשפיע באופן משמעותי על תגובות אופטיות.לדוגמה, נקודות קוונטיות מציגות שיאי ספיגת התלות בגודל. חישובים מדויקים מסייעים בכוונון תכונות אלה עבור פונקציות ספציפיות של המכשיר.

שיקולים ואתגרים

מודלים של חומרים nanostructured כרוך אתגרים כגון עלות חישובית ואת הצורך פרמטרים חומריים מדויקים.שלב שיטות שונות יכול לשפר דיוק, אבל דורש אימות זהיר נגד נתונים ניסיוניים.

  • סימולציות מכניות קוונטיות
  • מודלים קלאסיים של אלקטרודינמיקה
  • השפעות Surface and Interface
  • גודל וכושר