Методом молекулярной динамики исследовано влияние одномерной нелинейной колебательной моды на макроскопические свойства бездефектных ГЦК кристаллов (Al, Cu и Ni). Для описания взаимодействия между атомами использовались стандартные потенциалы на основе метода погруженного атома. В трехмерной расчетной ячейке нелинейная колебательная мода возбуждается при перемещении четных и нечетных атомов в противоположные стороны атомной цепочки вдоль плотноупакованного кристаллографического направления [1,0,-1]. Амплитуды начальных смещений атомов изменялись в пределах 0,05-0,5 Å. Амплитуды атомов экспоненциально уменьшаются с увеличением расстояния от возбужденной атомной цепочки. Полученные колебательные моды в Al, Cu и Ni имеют жесткий тип нелинейности, то есть их частота увеличиваются с увеличением амплитуды. Мода способна накапливать колебательную энергию в диапазоне от 0,9 до 3,4 эВ на один атом. Теплоёмкость или возможность сохранять энергию системы уменьшается для ГЦК металлов с увеличением амплитуды. Возбуждение одномерной нелинейной колебательной моды приводит к возникновению сжимающих напряжений, что соответствует тепловому расширению кристалла. Благодаря высокой степени пространственной локализации вдоль одного направления, рассмотренную одномерную колебательную моду можно считать линейным дискретным бризером. Расчеты, проведенные для монокристалла Ni с двумя различными расчетными ячейками, показали, что изменение размеров не влияет на характеристики линейного дискретного бризера.
Представлены современные подходы к моделированию, позволяющие решать широкий класс материаловедческих проблем с применением технологии пространственно-временной многомасштабности, согласно которой расчеты на каждом уровне масштаба проводятся с использованием соответствующих математических моделей и вычислительных алгоритмов. В основе таких подходов лежат методы квантово-механического расчета структурных и энергетических характеристик материалов, а также констант химических реакций, которые служат для параметризации моделей более высокого уровня. Данные подходы позволяют повышать точность молекулярно-динамического моделирования в задачах цифрового материаловедения. Книга предназначена для научных работников, специалистов в области вычислительной электроники, студентов старших курсов и аспирантов технических университетов.