Группа учёных из Канады провела моделирование роста разветвлённых нанопроволок (нанодеревьев) весьма оригинальным способом — вместо специализированных научных кодов они взяли коммерческий игровой движок.
Нанопроволоки — это кристаллические структуры с диаметром порядка нанометров и очень большой (неограниченной) длиной. Для описания протекания тока через такие проволочки необходимо учитывать квантовые эффекты, поэтому их также называют «квантовыми проводами».
Практический интерес к ним связан с тем, что их можно делать из полупроводников, а значит, на основе подобных нанопроволочек можно организовывать p-n переходы, транзисторы и микросхемы. Квантовые свойства позволяют также их использовать в фотоэлектрических преобразователях. Ещё большие надежды возлагаются на разветвлённые нанопроволочки, или так называемые «нанодеревья» — потенциально можно вырастить «нанолес», ветви «деревьев» которого будут особым образом переплетаться, образуя трёхмерную структуру наночипа.
Одним из способов выращивания нанодеревьев является «осаждение под скользящим углом» (GLAD). В этом методе нанопроволочки кристаллизуются на подложке, которая обдувается наклонной струёй паров осаждаемого вещества. С помощью GLAD можно выращивать прямые, спиральные и разветвлённые нанопроволоки на подложке. Для получения сложных трёхмерных структур нужно контролировать кинетику роста нанодеревьев, и на данный момент при помощи компьютерной симуляции это сделать гораздо проще, чем экспериментально.
Группа учёных из Канады опубликовала статью, в которой описан результат подобных расчётов. В качестве программы для расчётов они взяли Unreal Development Kit, что дало им «из коробки» готовую ньютоновскую физику и инструмент визуализации. Исследователям осталось только задать правила, по которым из струи пара на подложке образуются зародыши, правила, по которым происходит рост проволочек, и правила, по которым уже выросшая проволочка блокирует поток пара, препятствуя таким образом зарождению и росту кристалла в некоторой области пространства.
Результаты показывают поразительное соответствие экспериментам, проведённым в аналогичных условиях.
Рис. 1. Сопоставление расчётных и полученных экспериментально наноструктур (иллюстрация из оригинальной работы).
Рис. 2. Сопоставление расчётных и экспериментальных картин рентгеновской дифракции на наноструктурах (иллюстрация из оригинальной работы).
Весь расчёт при объёме 1х1х2 мкм3 имел длину 200 тыс. фреймов при средней скорости расчёта около 100 fps на Core i7-3930.
Автор: Pand5461
