مدل سازی نانو مکانیک سطوح زبر(انتشار ترک در یک سطح زبر کاتوره ای، برنشانی خوشه های اتمی بر یک سطح زبر کاتوره ای)

چکیده با استفاده از روش شبیه سازی دینامیک ملکولی (md) متکی بر پتانسیلهای پیشرفته بس ذره ای بین اتمی دو نوع مطالعه در این پایان نامه انجام شده اند. در مطالعه نخست، اشاعه ترک در یک صفحه دو بعدی (2d) فلزی در مقیاس نانو، که از زبری کاتوره ای برخوردار است، را مدل سازی نمودیم. در مطالعه دوم، بر نشانی خوشه های نانوسکوپیک فلزی بر روی سطوح دو بعدی زبر کاتوره ای را بررسی کرده ایم. در هر دو مدل سازی عددی، سطح زبر کاتوره ای با استفاده از روش متکی برنظریه فرکتال، که تحت عنوان روش حرکت برانی فرکتالی (fbm) شناخته شده است، تولید می شود. در مدل سازی اشاعه ترک نشان داده ایم که افت و خیزها در سرعت ترک، که به پدیده انشقاق ترک منجر می شوندو در سطوح تخت نیز مشاهده شده اند، در طی انتشار ترک در سطح زبر هم مشاهده می شوندو با افزایش درجه زبری سطح، مشاهده این پدیده کمتر چشمگیر می باشد، و نوع دیگری از افت و خیزها ی سرعت خود را همسو با زبری سطح نمایان می سازند. افزون بر این، دیده می شود که همان طور که زبری سطح افزایش می یابد، تنش بحرانی جهت آغاز اشاعه (حرکت) ترک از حالت ایستا نیز افزایش پیدا می کند، و افت و خیزها در سرعت ترک زودتر ظاهر می شوند. در مدل سازی بر نشانی خوشه های اتمی بر سطوح زبر، روند بر نشانی با انرژی های برنشانی متفاوت اولیه، برای سطوح با زبری های کاتوره ای گوناگون، و اندازه های متفاوت خوشه ها مطالعه شد. نتایج با برنشانی همان نوع خوشه ها بر روی سطوح تخت مقایسه شدند. در این مطالعه مشاهده می کنیم که برای همه اندازه های خوشه ها، چه کوچک و چه بزرگ، در انرژی های رهایش پایین، شکل خوشه برنشانده شده برای همه نمادها( اندیس ها)ی زبری، اساسا همان شکل اولیه این خوشه است، ولی در انرژی های بالاتر شکل خوشه بر نشانده شده با تغییر اندیس زبری تغییر می کند. مثلا در مورد خوشه کوچکتر در انرژی های رهایش یکسان همان طور که زبری زیر پایه کاهش پیدا می کند یک اثر لایه بندی ستونی را می توان مشاهده کرد، و در مورد خوشه بزرگتر برای مقادیر انرژی بالاتر توپوگرافی سازمان یافته خوشه، از یک نوع نیم کروی، مشاهده شده و برای انرژی های پایین، برای همه مقادیر زبری، حتی برای یک هندسه تخت، کم رنگ تر می شود و به جز برای زیر پایه کاملا تخت ساختار ستونی منظمی بر روی سطح زبر دیده نمی شود. به طور کلی می توان گفت که باز آرایی ساختاری مهمی از اتم های خوشه ها بدلیل جذب بر روی زیر پایه وجود دارد و زبری سطح نقش مهمی را در این تغییر شکل بازی می کند.