Avaliação da condutividade térmica a partir de dinâmica molecular baseada em funções de Green

Resumo

A condutividade térmica é uma propriedade crucial para o desenvolvimento de aplicações em captação de energia, dissipação térmica e computação quântica. Uma das formas mais usadas de se prever a condutividade térmica é pela análise da dissipação das flutuações do fluxo de calor em simulações da dinâmica molecular de equilíbrio, integrando-se a função de auto-correlação do fluxo de calor. Para obter a convergência da função de auto-correlação e previsões precisas, simulações longas da ordem de 100 ns geralmente são necessárias. Realizar tais simulações usando a dinâmica molecular convencional é uma tarefa formidável mesmo para os computadores modernos. Tem sido mostrado que simulações de dinâmica molecular baseadas na função de Green (GFMD) são capazes de estender a escala de tempo de simulação em 6-8 ordens de magnitude (pico a microsegundos) em certos problemas elásticos não lineares idealizados. Neste projeto, pretendemos avaliar a precisão da GFMD na previsão da condutividade térmica. Aplicaremos a técnica de Green-Kubo em simulações de GFMD e estudaremos o efeito de parâmetros de simulação como tamanho do passo de tempo e tempo de correlação na convergência da função de auto-correlação. A condutividade térmica será calculada para sistemas unidimensionais com e sem defeitos. Como a GFMD pode fornecer trajetórias mais precisas no espaço de fase, esperamos que ela possa reduzir os erros de amostragens e de integração temporal nas estimativas de condutividade térmica. (AU)