Модуль Юнга > 2,1 ТПа, прочность на разрыв ≥ 80 Н/м... Судя по ряду необходимых параметров, Лу Чжоу сначала подумал о верёвке с высокой прочностью на разрыв, а затем о ударопрочных покрытиях, которые используются в автомобилях или аэрокосмическом оборудовании. Что касается того, где можно использовать этот материал...

У него было множество применений. Его можно использовать в качестве тросов на космической станции или буксировочных канатов для крепления радиаторов и солнечных батарей. Его можно использовать в качестве подвесного материала для инженерного оборудования или в качестве аэрофинишёра* на палубе авианосца. Все эти способы могут сэкономить вам кучу денег. И это лишь несколько примеров использования такого материала. Лу Чжоу считал, что такой материал с высоким модулем Юнга и высокой прочностью на разрыв может найти бесчисленное множество применений, о которых он даже не задумывался. Вернемся к исследованиям. С учётом технических стандартов, заданных системой, лучшим вариантом, по мнению Лу Чжоу, был бы материал на основе углерода с высокой прочностью на разрыв, малым весом и высокой пластичностью. Например, углеродное волокно и ряд армированных композитных материалов на основе графита.

Этот вид материала не только имел широкие перспективы для развития, но и был его первоначальной областью исследований в области вычислительной материаловедения. Когда он начал изучать вычислительные материалы, он начал с углеродных материалов.

Поэтому для него эта задача была совсем несложной. Это было проще простого!

Покинув лабораторию профессора Ван Цинпина, Лу Чжоу не стал задерживаться в Институте перспективных исследований Цзиньлин. Вместо этого он сразу отправился домой. Когда он вносил изменения в математическую модель на основе результатов эксперимента, ему в голову внезапно пришли некоторые идеи о вычислительных исследованиях материалов. Возможно, из-за того, что Лу Чжоу достиг 10-го уровня как в математике, так и в физике, его восприимчивость к числам и физическим явлениям вышла на новый уровень. Даже самая незначительная зацепка казалась ему бесконечно важной, она превращалась в ключ, который он мог увидеть мысленно.

Независимо от того, откуда взялось это вдохновение, в тот момент у него была только одна мысль.

Необходимо записать это вдохновение, пока оно не исчезло.

Лу Чжоу поднялся в кабинет. Попросив Сяо Ай приготовить ему чашку кофе, Лу Чжоу сел за стол и разложил черновик, который принёс из лаборатории.

«Согласно материалу А, синтезированному в ходе экспериментального процесса, предусмотренного моделью, после осаждения образуется мягкая масса, а диаметр углеродных нанотрубок крайне неравномерен… Причиной такого результата должно быть то, что мономер акрилонитрил подвергается недостаточной свободнорадикальной полимеризации и образуется большое количество промежуточного продукта. Это приводит к недостаточному протеканию реакции третьей стадии… Затем образуется мягкая пенистая смесь».

«Хм, интересно».

Лу Чжоу заинтересовала не мягкая пенистая смесь, а явления, которые он обнаружил, когда пересмотрел модель расчёта. Немного поразмыслив, он взял ручку и аккуратно написал строчку на чистом листе бумаги.

[Неявный метод функционала плотности]

Когда Лу Чжоу увидел, как его вдохновение обретает форму слов, он не смог сдержать улыбку. Вообще говоря, когда проблема чётко сформулирована, она уже наполовину решена. По крайней мере, для него!

Неявная функциональная плотность — это вычислительный метод материаловедения для определения явной функциональной плотности. Это популярное направление исследований в теоретической области вычислительного материаловедения. Как мы все знаем, обменно-корреляционная энергетическая функция является явной функцией, которая напрямую представлена функцией электронной плотности. А если использовать орбитальную волновую функцию Кона — Шэма в качестве прямого представления переменной, функция станет неявной. Самой простой неявной функцией была коммутативная энергетическая функция Фока, которую в контексте теории функционала плотности часто называли точной корреляционной функцией. Для молекулярных систем использование неявных функционалов позволяет достичь точности, эквивалентной теории многочастичных возмущений второго порядка, при относительно небольшом объёме вычислений. Поэтому метод неявного функционала плотности широко считается перспективным вычислительным методом в материаловедении. Однако, несмотря на очевидные преимущества, у него были и недостатки. Например, точность была ограниченной, а также отсутствовала возможность точно описать ван-дер-ваальсовы взаимодействия и т. д. Это было крайне важно для изучения твёрдых материалов. Таким образом, метод функционала плотности с неявными параметрами имел относительно мало применений в исследованиях твёрдых материалов, и, несмотря на стремительное развитие вычислительных мощностей, в некоторых областях был достигнут лишь незначительный прогресс.

До сих пор метод неявного функционального коррелирования основывался на теореме об адиабатических корреляционных флуктуациях и диссипации, которая привлекла широкое внимание научного сообщества. Это считалось прорывом в исследованиях, позволяющим преодолеть недостатки неявной функциональной плотности. Однако размеры этих функций были огромными, и даже самые мощные традиционные компьютеры не справились бы с таким количеством вычислений. Таким образом, современные исследования по-прежнему ограничиваются изучением простых систем.

В тот момент Лу Чжоу должен был применить этот метод не только к простой системе, но и к исследованию сложных углеродных материалов! Если бы это исследование увенчалось успехом, оно оказало бы огромную помощь во всей области изучения углеродных композитных материалов. Его значение может даже превзойти значение самого материала с «модулем Юнга ≥ 2,1 ТПа, прочностью на разрыв ≥ 80 Н/м»!

Перо в его руке ни на секунду не останавливалось. Написав заголовок, Лу Чжоу быстро углубился в изучение самого предложения.

[Согласно теореме HK, функционал энергии основного состояния системы можно выразить следующим образом: EG{P(r)}=E{P(r)}+∫V(r)ρ(r)dr...]

[Функцию E{P(r)} можно выразить следующим образом: E{P(r)} = T{ρ(r)} + 1/2 ∫∫ {ρ(r) {ρ(r) drdr + Exc{P(r)}...]

[…]

Строки вычислений, словно журчащий ручеёк, вытекали из-под пера вместе с приливом вдохновения, собирались в реки и впадали в море! Все его идеи воплощались в цифрах.

Все материальные силы и физические свойства были включены в математическую модель и описаны на языке строгой логики!

«Затем введите уравнение Шрёдингера…»

Перо в руке Лу Чжоу было похоже на острый кинжал, пронзающий густые ветви в туманном лесу.

Лу Чжоу посмотрел на результат в таблице. Его зрачки расширились, а брови наконец расслабились, и на лице появилась улыбка.

Впереди был ещё долгий путь. Однако его научная интуиция подсказывала ему, что он уже близок к цели!

Время медленно тянулось.

Солнце постепенно перемещалось по небу.

Небо за окном совсем потемнело, начали загораться уличные фонари по обеим сторонам обсаженной деревьями дорожки. Лу Чжоу наконец поднял голову и с облегчением вздохнул. Он отложил ручку.

«... Метод функционала плотности также имеет широкие перспективы для исследования углеродных композитных материалов. Сейчас он гораздо более применим. В то же время это можно считать прорывом в применении метода от простой системы к сложной. Хотя в этом вопросе ещё есть над чем поработать.

— Но... давай пока остановимся на этом.

Лу Чжоу улыбнулся и отложил ручку в сторону.

Как только он отложил ручку, перед его глазами появилась строка светло-голубого текста.

Лу Чжоу моргнул, решив, что это иллюзия.

Однако светло-голубой текст остался на месте...

[Поздравляем, пользователь, с завершением миссии!]

*Аэрофинишёр — устройство для торможения самолётов, состоящее из стального троса, натянутого поперёк посадочной полосы (как правило, палубы авианосца).