КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМ УД-314/р

Abstract

Метод компьютерного моделирования является как инструментом для научных ис- следований, так и методом образования. Этот метод способствует развитию исследова- тельского обучения, приближению процесса обучения к научному поиску, что является принципиально важным с точки зрения педагогики. Такой подход позволит ускорить дос- тижение заданного уровня знаний и создать необходимую мотивацию для познавательной деятельности. Численное моделирование составляет неотъемлемую часть современной фунда- ментальной и прикладной науки, причем по важности оно приближается к традиционным экспериментальным и теоретическим методам. Поэтому будущие научные работники, инженеры и преподаватели обязательно должны владеть технологией компьютерного мо- делирования, уметь исследовать различные физические явления и процессы с помощью компьютера. Суть метода компьютерного моделирования заключается в том, что создается ма- тематическая модель процесса. Благодаря замене реального объекта соответствующей ему моделью, появляется возможность сформулировать задачу его изучения как математиче- скую и воспользоваться для анализа универсальным математическим аппаратом, который не зависит от конкретной природы объекта. Основная цель, преследуемая при прочтении данного спецкурса - дать магистрантам представления о роли компьютеров в современной физике, основных методах компьютер- ного моделирования и областях их применения, продемонстрировать особенности приме- нения основных методов компьютерного моделирования в физике твердого тела, научить магистрантов применять компьютерное моделирование в их научно-исследовательской работе. Настоящая программа состоит из трех частей. Первая часть посвящена роли ком- пьютеров в физике и общим вопросам компьютерного моделирования многочастичных систем. Рассматривается стохастическое моделирование методом Монте Карло и детер- министическое (динамическое) моделирование методом молекулярной динамики. Здесь же на примере одномерного уравнения Шредингера рассматривается моделирование квантовых систем. Во второй части рассматривается применение компьютерного моделирования в фи- зике твердого тела. Основное внимание уделено моделированию пробегов ионов в твер- дых телах (методы МК и МД), моделированию электронной структуры твердых тел и мо- делированию дефектов и примесей. Рассмотрены также вопросы моделирования диффу- зионных процессов в твердых телах. В третью часть программы включены вопросы моделирование структуры и свойств наноразмерных систем. Курс базируется на курсах общей и теоретической физики, высшей математики и ос- новных курсах по физике твердого тела. В результате освоения курса «Компьютерное моделирование конденсированных систем» магистранты должны: – знать основные методы компьютерного моделирования физических систем; – знать особенности моделирования физических систем; – уметь анализировать компьютерные модели физических процессов; – знать и уметь применять на практике программы общего и специального назначения для моделирования физических процессов в конденсированных системах.