Capítulo 1340: Método funcional de densidad

Módulo de Young> 2.1TPa, resistencia a la rotura ≥ 80N / m…

A juzgar por la serie de parámetros requeridos, Lu Zhou primero pensó en una cuerda con alta resistencia a la tracción, luego pensó en recubrimientos resistentes a impactos utilizados en automóviles o equipos aeroespaciales.

En cuanto a dónde podría usarse este material …

Hubo un montón de usos.

Podría usarse como cables en la estación espacial o como cuerdas de remolque para fijar el disipador de calor y los paneles solares. Podría utilizarse como material de suspensión para equipos de ingeniería o como equipo de detención en la cubierta de un portaaviones.

Todos estos usos podrían ahorrar mucho dinero.

Y estos fueron solo algunos usos para este tipo de material.

Lu Zhou creía que este tipo de material con un módulo de Young alto y una alta resistencia a la rotura podría tener innumerables aplicaciones en las que nunca hubiera pensado.

De vuelta a la investigación.

Para los estándares técnicos dados por el sistema, la mejor opción que se le ocurrió a Lu Zhou fue tener un material a base de carbono con alta resistencia a la tracción, peso ligero y fuerte plasticidad.

Como fibra de carbono y una serie de materiales compuestos reforzados derivados del grafito.

Este tipo de material no solo tenía un amplio campo de desarrollo, sino que también fue su campo original de investigación en la ciencia de los materiales computacionales. Cuando comenzó su investigación sobre materiales computacionales, comenzó con materiales de carbono.

Por tanto, para él, esta tarea no fue nada difícil.

¡Fue tan fácil como un pedazo de pastel!

Después de dejar el laboratorio del profesor Wang Qingping, Lu Zhou no se quedó en el Instituto Jinling de Estudios Avanzados. En cambio, regresó directamente a su casa.

Al modificar el modelo matemático en base a los resultados experimentales, de repente aparecieron en su mente algunas ideas sobre la investigación de materiales computacionales.

Quizás debido al hecho de que había alcanzado el nivel 10 tanto en matemáticas como en física, Lu Zhou descubrió que su sensibilidad a los números y los fenómenos físicos había alcanzado un nuevo nivel.

Incluso una pista que era tan pequeña que era casi insignificante se agrandaba infinitamente en sus ojos; se convirtió en una llave que pudo ver con su mente.

Independientemente de dónde viniera la inspiración, solo había un pensamiento en su mente en este momento.

Que fue registrar esta inspiración antes de que desapareciera.

Lu Zhou subió a la sala de estudio. Después de ordenarle a Xiao Ai que le preparara una taza de café, Lu Zhou se sentó en el escritorio y extendió el borrador del papel que trajo del laboratorio.

“Según el material A sintetizado en el proceso experimental diseñado por el modelo, se forma una masa blanda después de la deposición, y el diámetro de los nanotubos de carbono es extremadamente desigual …

“La razón de este resultado debería ser que el monómero acrilonitrilo sufre una polimerización de radicales libres inadecuada y se forma una gran cantidad de producto intermedio. Esto conduce al progreso insuficiente de la reacción de la tercera etapa … Entonces, se forma la mezcla espumosa suave.

«Mmm interesante.»

La mezcla suave y espumosa no era lo que Lu Zhou consideró interesante; fueron los fenómenos que descubrió cuando revisó el modelo de cálculo.

Después de pensar seriamente por un tiempo, tomó su bolígrafo y escribió una línea de texto en un papel de borrador en blanco pulcramente.

(Método funcional de densidad implícita)

Cuando Lu Zhou vio su inspiración expresarse en palabras, no pudo evitar sonreír.

En términos generales, cuando un problema estaba claramente escrito, ya estaba a medio camino de ser resuelto.

¡Al menos para él!

La densidad funcional implícita fue un método de ciencia de materiales computacional para la densidad funcional explícita; fue un área de investigación popular en el campo teórico de la ciencia de los materiales computacionales.

Como todos sabíamos, la función de energía de correlación de intercambio era una función explícita que estaba directamente representada por una función de densidad de electrones. Y al usar una función de onda orbital de Kohn-Sham como una representación de variable directa, la función se volvería implícita.

La función implícita más simple era la función de energía conmutativa de Fock, que a menudo se llamaba función de correlación exacta en el contexto de la teoría funcional de la densidad.

Para los sistemas moleculares, el uso de funcionales implícitos podría lograr una precisión equivalente a la teoría de perturbaciones multicuerpo de segundo orden, con una cantidad relativamente pequeña de cálculos. Por lo tanto, el método funcional de densidad implícita fue ampliamente considerado como un método de ciencia de materiales computacional de alto potencial.

Sin embargo, aunque había ventajas obvias, sus desventajas también eran obvias. Por ejemplo, la precisión era limitada, así como la incapacidad para describir con precisión las interacciones de van der Waals, etc. Esto fue crucial para el estudio de materiales sólidos.

Por lo tanto, el método funcional de densidad implícita tenía relativamente pocas aplicaciones en la investigación de materiales sólidos, y solo se habían logrado algunos avances en ciertos campos, a pesar del tremendo desarrollo de la potencia informática.

Hasta ahora, el método funcional de correlación implícita se basaba en el teorema de fluctuación y disipación de la correlación adiabática, que había atraído una amplia atención en la comunidad académica. Esto fue ampliamente considerado como un gran avance en la investigación para superar las deficiencias de la densidad funcional implícita.

Sin embargo, el tamaño de estas funciones era enorme, e incluso las computadoras tradicionales más poderosas tendrían problemas con la enorme cantidad de cálculos. Por lo tanto, el área de investigación actual todavía estaba estancada en la investigación exploratoria de sistemas simples.

¡Lo que Lu Zhou tenía que hacer en este momento era extender este método de un sistema simple a una investigación compleja de materiales de carbono!

Una vez que esta investigación fuera un éxito, sería de gran ayuda para todo el campo de investigación de los materiales compuestos de carbono. ¡Su importancia podría incluso superar el “módulo de Young ≥ 2,1 TPa, resistencia a la rotura ≥ 80 N / m” del propio material!

La pluma en su mano no se detuvo ni un momento. Después de escribir el título, Lu Zhou rápidamente profundizó en la exploración de la propuesta en sí.

(De acuerdo con el teorema de HK, la energía funcional del estado fundamental del sistema se puede expresar como: EG {P (r)} = E {P (r)} + ​​∫V (r) ρ (r) dr…)

(La función E {P (r)} se puede expresar como: E {P (r)} = T {ρ (r)} + ​​1 / 2∫∫ {ρ (r) {ρ (r) drdr + Exc { P (r)}…)

(…)

Las líneas de los cálculos fluyeron bajo la punta de la pluma, como un chorro de agua, junto con el estallido de inspiración, ¡y se formaron en ríos y desembocaron en el mar!

Toda su inspiración se manifestó en números.

¡Todas las fuerzas de los materiales y las propiedades físicas fueron incluidas y resumidas en un lenguaje matemático mediante una lógica rigurosa!

«Luego, introduce la ecuación de Schrodinger …»

La pluma de las yemas de los dedos de Lu Zhou era como una daga afilada, atravesando las gruesas ramas en el bosque de niebla.

Lu Zhou miró el resultado en el papel. Sus pupilas se iluminaron y sus cejas finalmente se aflojaron, mostrando una sonrisa en su rostro.

Aún quedaba un largo camino por recorrer.

Sin embargo, su intuición sobre la ciencia le dijo que estaba muy cerca del final.

El tiempo pasó lentamente.

El sol se movió gradualmente por el cielo.

El cielo fuera de las ventanas se oscureció por completo; las luces de la calle a ambos lados del camino bordeado de árboles comenzaron a encenderse. Lu Zhou finalmente levantó la cabeza y dejó escapar un suspiro de alivio. Dejó la pluma de su mano.

“… El método funcional de densidad implícita también tiene amplias perspectivas para la investigación de materiales compuestos de carbono. Ahora es mucho más aplicable.

“Al mismo tiempo, esto también puede considerarse un gran avance en la extensión del método de un sistema simple a un sistema complejo.

“Aunque todavía hay espacio para una mayor exploración detrás de esto.

«Pero … detengámonos aquí por ahora».

Lu Zhou sonrió y dejó el bolígrafo en su mano a un lado.

En el momento en que dejó el bolígrafo, una línea de texto azul claro apareció frente a sus ojos.

Lu Zhou parpadeó, pensando que era una ilusión.

Sin embargo, el texto azul claro permaneció allí …

(¡Felicitaciones, Usuario, por completar la misión!)