Volume 14 - Capítulo 1340

Capítulo 1340: Método Funcional da Densidade

Módulo de Young > 2,1 TPa, resistência à ruptura ≥ 80 N/m…

A julgar pelos parâmetros exigidos, Lu Zhou primeiro pensou em uma corda de alta resistência à tração, depois em revestimentos resistentes a impactos usados em automóveis ou equipamentos aeroespaciais.

Quanto a onde esse material poderia ser usado…

Havia inúmeras aplicações.

Poderia ser usado como cabos na estação espacial ou como cordas de reboque para fixar dissipadores de calor e painéis solares. Poderia ser usado como material de suspensão para equipamentos de engenharia ou como dispositivo de parada no convés de um porta-aviões.

Todas essas aplicações poderiam gerar uma enorme economia.

E essas eram apenas algumas aplicações para esse tipo de material.

Lu Zhou acreditava que esse tipo de material, com alto módulo de Young e alta resistência à ruptura, poderia ter inúmeras aplicações que ele nunca teria imaginado.

Voltando à pesquisa.

Para os padrões técnicos fornecidos pelo sistema, a melhor opção que Lu Zhou conseguiu pensar foi um material à base de carbono com alta resistência à tração, leve e com forte plasticidade.

Como fibra de carbono e uma série de materiais compósitos reforçados derivados do grafite.

Esse tipo de material não só tinha um amplo escopo de desenvolvimento, mas também era sua área original de pesquisa em ciência de materiais computacional. Quando começou sua pesquisa em materiais computacionais, ele começou com materiais de carbono.

Portanto, para ele, essa tarefa não era difícil.

Era moleza!

Depois de deixar o laboratório do Professor Wang Qingping, Lu Zhou não ficou no Instituto Jinling de Estudos Avançados. Em vez disso, foi direto para casa.

Ao modificar o modelo matemático com base nos resultados experimentais, algumas ideias sobre pesquisa de materiais computacionais surgiram em sua mente.

Talvez pelo fato de ter atingido o nível 10 em matemática e física, Lu Zhou percebeu que sua sensibilidade a números e fenômenos físicos havia atingido um novo nível.

Mesmo uma pista tão pequena que era quase insignificante era ampliada infinitamente em seus olhos; transformava-se em uma chave que ele conseguia ver com a mente.

Independentemente de onde a inspiração viesse, havia apenas um pensamento em sua mente naquele momento.

Que era registrar essa inspiração antes que ela desaparecesse.

Lu Zhou subiu para o escritório. Depois de pedir a Xiao Ai para fazer uma xícara de café para ele, Lu Zhou sentou-se à escrivaninha e espalhou o rascunho que trouxera do laboratório.

“De acordo com o material A sintetizado no processo experimental projetado pelo modelo, forma-se uma massa mole após a deposição, e o diâmetro dos nanotubos de carbono é extremamente irregular…

“A razão para esse resultado deve ser que o acrilonitrila monomérica sofre polimerização por radical livre inadequada, e uma grande quantidade de produto intermediário é formada. Isso leva ao progresso insuficiente da reação da terceira etapa… Então, forma-se a mistura mole e espumosa.

“Hmm, interessante.”

A mistura mole e espumosa não era o que Lu Zhou achava interessante; eram os fenômenos que ele descobriu ao revisar o modelo de cálculo.

Depois de pensar seriamente por um tempo, ele pegou sua caneta e escreveu uma linha de texto em um rascunho em branco com cuidado.

[Método funcional da densidade implícito]

Quando Lu Zhou viu sua inspiração se transformar em palavras, não pôde deixar de sorrir.

Geralmente falando, quando um problema era claramente escrito, já estava meio caminho para ser resolvido.

Pelo menos para ele!

A densidade funcional implícita era um método da ciência de materiais computacional para a densidade funcional explícita; era uma área de pesquisa popular no campo teórico da ciência de materiais computacional.

Como todos sabiam, a função de energia de correlação de troca era uma função explícita representada diretamente por uma função de densidade eletrônica. E usando uma função de onda orbital de Kohn-Sham como representação de variável direta, a função se tornaria implícita.

A função implícita mais simples era a função de energia comutativa de Fock, que muitas vezes era chamada de função de correlação exata no contexto da teoria do funcional da densidade.

Para sistemas moleculares, o uso de funcionais implícitos poderia alcançar uma precisão equivalente à teoria de perturbação multi-corpo de segunda ordem, com uma quantidade de cálculo relativamente pequena. Portanto, o método funcional da densidade implícito era amplamente considerado um método de ciência de materiais computacional de alto potencial.

No entanto, embora houvesse vantagens óbvias, suas desvantagens também eram óbvias. Por exemplo, a precisão era limitada, bem como a incapacidade de descrever com precisão as interações de van der Waals, etc. Isso era crucial para o estudo de materiais sólidos.

Portanto, o método funcional da densidade implícito tinha aplicações relativamente poucas na pesquisa de materiais sólidos, e apenas alguns progressos foram feitos em certos campos, apesar do tremendo desenvolvimento da capacidade de computação.

Até agora, o método funcional de correlação implícito era baseado no teorema de flutuação e dissipação de correlação adiabática que havia atraído ampla atenção na comunidade acadêmica. Isso era amplamente considerado um avanço na pesquisa para superar as deficiências da densidade funcional implícita.

No entanto, os tamanhos dessas funções eram enormes, e até mesmo os computadores tradicionais mais poderosos teriam dificuldades com a enorme quantidade de cálculos. Assim, a área de pesquisa atual ainda estava presa na pesquisa exploratória de sistemas simples.

O que Lu Zhou tinha que fazer no momento era estender esse método de um sistema simples para a pesquisa de materiais de carbono complexos!

Assim que essa pesquisa fosse um sucesso, seria de grande ajuda para todo o campo de pesquisa de materiais compósitos de carbono. Seu significado poderia até superar o material “Módulo de Young ≥ 2,1 TPa, resistência à ruptura ≥ 80 N/m” em si!

A caneta em sua mão não parou nem um pouco. Depois de escrever o título, Lu Zhou rapidamente mergulhou na exploração da própria proposição.

[De acordo com o teorema de HK, o funcional de energia do estado fundamental do sistema pode ser expresso como: EG{P(r)}=E{P(r)}+∫V(r)ρ(r)dr…]

[A função E{P(r)} pode ser expressa como: E{P(r)}=T{ρ(r)}+1/2∫∫{ρ(r){ρ(r)drdr+Exc{ P(r)}…]

[…]

As linhas de cálculos fluíam sob a ponta da caneta, como um riacho, junto com o estouro de inspiração, e se transformavam em rios e fluíam para o mar!

Toda a sua inspiração se manifestava em números.

Todas as forças dos materiais e propriedades físicas eram incluídas e abstraídas em linguagem matemática por uma lógica rigorosa!

“Então, introduza a equação de Schrödinger…”

A caneta nas pontas dos dedos de Lu Zhou era como uma adaga afiada, perfurando os galhos grossos na floresta nebulosa.

Lu Zhou olhou para o resultado no papel. Suas pupilas se iluminaram, e suas sobrancelhas finalmente se relaxaram, mostrando um sorriso em seu rosto.

Ainda havia um longo caminho a percorrer.

No entanto, sua intuição científica lhe dizia que ele estava muito perto do fim!

O tempo passava lentamente.

O sol se movia gradualmente pelo céu.

O céu do lado de fora das janelas ficou completamente escuro; os postes de luz de ambos os lados da rua arborizada começaram a acender. Lu Zhou finalmente levantou a cabeça e suspirou aliviado. Ele largou a caneta.

“…O método funcional da densidade implícito também tem amplas perspectivas para a pesquisa de materiais compósitos de carbono. Agora é muito mais aplicável.

“Ao mesmo tempo, isso também pode ser considerado um avanço na extensão do método de um sistema simples para um sistema complexo.

“Embora ainda haja espaço para mais exploração por trás disso.

“Mas… vamos parar por aqui por enquanto.”

Lu Zhou sorriu e colocou a caneta de lado.

No segundo em que ele largou a caneta, uma linha de texto azul claro apareceu diante de seus olhos.

Lu Zhou piscou, pensando que era uma ilusão.

No entanto, o texto azul claro permaneceu lá…

[Parabéns, Usuário, pela conclusão da missão!]