Шепелев И.А., Семенов А.С., Дмитриев С.В., Корзникова Е.А. «Исследование ударных волн в графене методом молекулярной динамики» Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 17, № 2, с. 188-194 (2020)

В настоящее время двумерные материалы и гетерострукруры на их основе являются крайне актуальным направлением изучения для мирового научного сообщества. Данный интерес во многом вызван их необычными физико-механическими свойствами, с которыми ассоциируются многочисленные возможности по применению таких материалов в самых рахнообразных областях науки и техники. Несмотря на то, что к настоящему моменту открыто уже более ста и предсказано более семисот новых двумерных материалов, графен остается самым популярынм объектом исследования в своем классе. При этом нужно отметить, что в настоящий момент наблюдается очевидный недостаток работ раскрывающий особенности поведения материала в экстремальных условиях. Пробел должен быть восполнен, так как известно, что высокоэнергетические воздействия зачастую иницируют механизмы деформации и эволюции структуры отличные от конвенциональных. Слоистые материалы, состоящие из слабо связанных жестких слоев, представляют интерес в современном материаловедении, поскольку они проявляют новые механизмы деформации при сжатии вдоль слоев. Высокая динамика скоростей деформирования таких материалов остается в основном неизученной, в то время как некоторые потенциальные области применения, такие как баллистическая защита или высокочастотное нагружение, диктуют необходимость таких исследований. Данная работа посвящена моделированию плоских ударных волн, распространяющихся в гексагональной решетке графена. Показано, что затухание ударной волны происходит быстрее для волн, движущихся вдоль направления кресло, по сравнению с направлением зигзаг. Эти результаты объясняются с учетом механизма диссипации энергии, основанного на анализе колебаний валентных углов и длин валентных связей, инициируемых ударной волной. В исследовании раскрываются механизмы переноса и диссипации энергии в слоистых материалах, подверженных высокоскоростному нагружению вдоль слоев.

Бебихов Ю.В., Дмитриев С.В. «Потенциал Пайерлса–Набарро для топологических солитонов в дискретных системах» Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 18, № 1, с. 74-80 (2021)

Топологические солитоны в континуальных системах могут находиться в покое, имея любое положение вдоль пространственной координаты. Ситуация меняется для дискретных систем, когда энергия солитона зависит от его положения относительно решетки. Зависимость энергии солитона от его пространственной координаты в дискретной системе называется потенциалом Пайерлса–Набарро, а разница между максимальной и минимальной энергией – высотой потенциала Пайерлса–Набарро. Наличие и высота данного потенциала определяют, в частности, подвижность топологических солитонов и минимальную энергию, необходимую для движения солитона вдоль решетки. Кристаллы являются дискретными средами для таких топологических солитонов как дислокации или доменные стенки, от подвижности которых зависит, например, напряжение течения металлов. Минимальное сдвигающее напряжение, необходимое для активации скольжения дислокаций называется напряжением Пайерлса, которое было оценено для многих металлов и сплавов методом молекулярной динамики и ab initio моделирования. Целью данной работы является обзор различных дискретных моделей, поддерживающих топологические солитоны, в которых потенциал Пайерлса–Набарро может быть существенно понижен или даже сведен к нулю. Вывод дискретных моделей, свободных от статического потенциала Пайерлса–Набарро, проводился рядом авторов с использованием аналитических расчетов для одномерных нелинейных цепочек. Построено насколько классов таких моделей, для некоторых из них выполняется закон сохранения энергии, для других – закон сохранения импульса. Эти теоретические результаты обсуждаются применительно к напряжениям Пайерлса для дислокаций в различных кристаллах. Общий вывод проведенных исследований состоит в том, что дискретность среды не исключает высокой подвижности топологических солитонов.