НОВОСТИ / РОССИЯТакая разработка поможет сократить расходы на создание устройств в наноэлектронике и фотонике.
МОСКВА, 18 сентября. Ученые подведомственного Минобрнауки РФ Пензенского государственного университета (ПГУ) представили новейший математический метод и программный комплекс для моделирования структур с графеновым покрытием. Разработка позволит сократить расходы на создание устройств в наноэлектронике, фотонике и других высокотехнологичных отраслях, рассказали ТАСС в пресс-службе Минобрнауки РФ.
Графен — одноатомный слой углерода, образующий гексагональную решетку, — обладает уникальными свойствами: высокой прочностью, электропроводностью, гибкостью и химической стабильностью. Материал перспективен для создания сверхмощных компьютеров, биосенсоров, имплантов и аккумуляторов, впрочем его внедрение требует сложных расчетов, которые отныне можно оптимизировать благодаря разработке пензенских ученых.
«Коллектив под руководством заведующего кафедрой “Математика и суперкомпьютерное моделирование” ПГУ профессора Юрия Смирнова и аспиранта Олега Кондырева создал алгоритм для моделирования взаимодействия электромагнитных волн с диэлектриками, покрытыми графеном. Такие структуры используются в электронных платах, оптических фильтрах и других устройствах», — говорится в сообщении.
Математическое моделирование.
Как пояснил Кондырев, графен, имея толщину в один атом, считается бесконечно тонким слоем. «Его присутствие на поверхности диэлектрика меняет условия сопряжения сред, что усложняет расчеты», — отметил Кондырев. Ученые решили краевую задачу сопряжения уравнений Джеймса Клерка Максвелла с учетом конечных размеров образца, что ранее удавалось лишь для периодических структур.
Программный комплекс, разработанный в ПГУ, основан на оригинальных интегральных уравнениях. Тестирование на базе Научно-исследовательского центра «Суперкомпьютерное моделирование в электродинамике» вуза подтвердило точность модели: различия между известными структурами и материалами с графеном оказались минимальными, что доказывает устойчивость метода.
«Математическое моделирование в разы дешевле физических экспериментов. Наш подход ускорит разработку новейших материалов с заданными свойствами», — отметил Смирнов. По его словам, метод уже заинтересовал предприятия электронной промышленности.
Разработка поддержана программой «Ректорские гранты» ПГУ. В планах ученых — зарегистрировать программный комплекс и расширить исследования для применения в коммуникационных системах и сенсорах.
Графен — двумерная аллотропная модификация углерода. Материал открыт в 2004 году нобелевскими лауреатами Андреем Геймом и Константином Новоселовым. Графен обладает рекордной теплопроводностью, подвижностью электронов и механической прочностью. Перспективен для создания гибкой электроники, высокоточных датчиков и композитных материалов.