Аннотация:
Методом молекулярной динамики исследуется динамика трехкомпонентной нелинейной делокализованной колебательной моды в графене. Данная мода, являясь суперпозицией корневой моды и двух однокомпонентных мод, является точным, симметрийно обусловленным решением нелинейных уравнений движения атомов углерода. Рассчитаны зависимости частоты, энергии на атом и средних за период напряжений, возникающих в графене, как функции амплитуды корневой моды. Показано, что при определенном выборе амплитуд трех составляющих мод, колебания становятся периодическими, причем, колебания однокомпонентных мод близки к периодическим и имеют частоту в два раза выше частоты корневой моды, что заметно выше верхней границы спектра малоамплитудных колебаний решетки графена. Полученные данные расширяют наши представления о нелинейных колебаниях решетки графена.
Ключевые слова:
нелинейная динамика, графен, делокализованные колебания, генерация второй гармоники.
Работа А.С. Семенова (выполнение расчетов, обсуждение результатов) выполнялась при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда 18-72-00006. Е.А. Корзникова благодарит Российский фонд фундаментальных исследований, грант 18-32-20158 мол_а_вед, за финансовую поддержку (обсуждение результатов, написание статьи). Работа частично поддержана государственным заданием ИПСМ РАН.
Поступила в редакцию: 02.04.2019 Исправленный вариант: 06.06.2019 Принята в печать: 14.06.2019
Образец цитирования:
С. А. Щербинин, М. Н. Семенова, А. С. Семенов, Е. А. Корзникова, Г. М. Чечин, С. В. Дмитриев, “Динамика трехкомпонентной делокализованной нелинейной колебательной моды в графене”, Физика твердого тела, 61:11 (2019), 2163–2168; Phys. Solid State, 61:11 (2019), 2139–2144
O. V. Bachurina, A. A. Kudreyko, D. V. Bachurin, “Influence of two-dimensional discrete breathers on the macroscopic properties of fcc metals”, Eur. Phys. J. B, 98:2 (2025)
Igor A. Shepelev, Elvira G. Soboleva, Aleksey A. Kudreyko, Sergey V. Dmitriev, “Influence of the relative stiffness of second-neighbor interactions on chaotic discrete breathers in a square lattice”, Chaos, Solitons & Fractals, 183 (2024), 114885
I.V. Kosarev, S.A. Shcherbinin, A.A. Kistanov, R.I. Babicheva, E.A. Korznikova, S.V. Dmitriev, “An approach to evaluate the accuracy of interatomic potentials as applied to tungsten”, Computational Materials Science, 231 (2024), 112597
O.V. Bachurina, R.T. Murzaev, S.A. Shcherbinin, A.A. Kudreyko, S.V. Dmitriev, D.V. Bachurin, “Delocalized nonlinear vibrational modes in Ni3Al”, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 132 (2024), 107890
Yu Mikhlin, K. Avramov, “Nonlinear Normal Modes of Vibrating Mechanical Systems: 10 Years of Progress”, Applied Mechanics Reviews, 76:5 (2024)
George Chechin, Denis Ryabov, “Exact solutions of nonlinear dynamical equations for large-amplitude atomic vibrations in arbitrary monoatomic chains with fixed ends”, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 120 (2023), 107176
D. S. Ryabov, G. M. Chechin, E. K. Naumov, Yu. V. Bebikhov, E. A. Korznikova, S. V. Dmitriev, “One-component delocalized nonlinear vibrational modes of square lattices”, Nonlinear Dyn, 111:9 (2023), 8135
O V Bachurina, R T Murzaev, S A Shcherbinin, A A Kudreyko, S V Dmitriev, D V Bachurin, “Multi-component delocalized nonlinear vibrational modes in nickel”, Modelling Simul. Mater. Sci. Eng., 31:7 (2023), 075009
E. K. Naumov, Yu. V. Bebikhov, E. G. Ekomasov, E. G. Soboleva, S. V. Dmitriev, “Discrete breathers in square lattices from delocalized nonlinear vibrational modes”, Phys. Rev. E, 107:3 (2023)
A. S. Semenov, M. N. Semenova, Yu. V. Bebikhov, M. V. Khazimullin, “Simulation of Molecular-Dynamics Processes in 2D and 3D Crystalline Structures”, Tech. Phys., 67:6 (2022), 538
Levi C. Felix, Raphael M. Tromer, Cristiano F. Woellner, Chandra S. Tiwary, Douglas S. Galvao, “Mechanical response of pentadiamond: A DFT and molecular dynamics study”, Physica B: Condensed Matter, 629 (2022), 413576
Alina Y. Morkina, Dmitry V. Bachurin, Sergey V. Dmitriev, Aleksander S. Semenov, Elena A. Korznikova, “Modulational Instability of Delocalized Modes in fcc Copper”, Materials, 15:16 (2022), 5597
S.A. Shcherbinin, K.A. Krylova, G.M. Chechin, E.G. Soboleva, S.V. Dmitriev, “Delocalized nonlinear vibrational modes in fcc metals”, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 104 (2022), 106039
Rita I. Babicheva, Alexander S. Semenov, Stepan A. Shcherbinin, Elena A. Korznikova, Aleksey A. Kudreyko, Priyanka Vivegananthan, Kun Zhou, Sergey V. Dmitriev, “Effect of the stiffness of interparticle bonds on properties of delocalized nonlinear vibrational modes in an fcc lattice”, Phys. Rev. E, 105:6 (2022)
Leysan Galiakhmetova, Alexander Semenov, MATHEMATICS EDUCATION AND LEARNING, 2633, MATHEMATICS EDUCATION AND LEARNING, 2022, 020028
Rita I. Babicheva, Alexander S. Semenov, Elvira G. Soboleva, Aleksey A. Kudreyko, Kun Zhou, Sergey V. Dmitriev, “Discrete breathers in a triangular
β
-Fermi-Pasta-Ulam-Tsingou lattice”, Phys. Rev. E, 103:5 (2021)
O. V. Bachurina, A. A. Kudreyko, “Two-component localized vibrational modes in fcc metals”, Eur. Phys. J. B, 94:11 (2021)
K.A. Krylova, I.P. Lobzenko, A.S. Semenov, A.A. Kudreyko, S.V. Dmitriev, “Spherically localized discrete breathers in bcc metals V and Nb”, Computational Materials Science, 180 (2020), 109695
Denis S. Ryabov, George M. Chechin, Abhisek Upadhyaya, Elena A. Korznikova, Vladimir I. Dubinko, Sergey V. Dmitriev, “Delocalized nonlinear vibrational modes of triangular lattices”, Nonlinear Dyn, 102:4 (2020), 2793
Alexander Semenov, Ramil Murzaev, Yuri Bebikhov, Aleksey Kudreyko, Sergey Dmitriev, “New types of one-dimensional discrete breathers in a two-dimensional lattice”, Lett. Mater., 10:2 (2020), 185