Ученые Пензенского государственного университета (ПГУ) представили новый 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.
Графен — материал, представляющий собой одноатомный слой углерода, образующий гексагональную решетку. Он обладает уникальными свойствами: высокой прочностью, электропроводностью, гибкостью и химической стабильностью и чрезвычайно перспективен для создания гибкой электроники, высокоточных датчиков и композитных материалов. Однако его внедрение требует сложных расчетов.
Пензенские ученые создали алгоритм для моделирования взаимодействия электромагнитных волн с диэлектриками, покрытыми графеном. Такие структуры используются в электронных платах, оптических фильтрах и других устройствах.
«Графен, имея толщину в один атом, считается бесконечно тонким слоем. Его присутствие на поверхности диэлектрика меняет условия сопряжения сред, что усложняет расчеты», — рассказал один из авторов работы, аспирант ПГУ Олег Кондырев.
Программный комплекс, разработанный в ПГУ, основан на оригинальных интегральных уравнениях. Ученые решили краевую задачу сопряжения уравнений Максвелла с учетом конечных размеров образца, что ранее удавалось лишь для периодических структур. 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 новых материалов с заданными свойствами», — отметил руководитель исследования, заведующий кафедрой математики и суперкомпьютерного моделирования ПГУ, доктор физико-математических наук Юрий Смирнов.
По словам ученых, метод уже заинтересовал предприятия электронной промышленности. В планах авторов — зарегистрировать программный комплекс и расширить исследования для применения в коммуникационных системах и сенсорах.
Пресс-релиз подготовлен на основании материала, предоставленного организацией. Информационное агентство AK&M не несет ответственности за содержание пресс-релиза, правовые и иные последствия его опубликования.
