Զաքարյան, Հայկ Աշոտի

Մաթեմատիկա

Այս գիտական աշխատանքը նվիրված է անագի երկօքսիդի մակերևույթի վրա գազային մոլեկուլների ադսորբցիայի գործընթացների տեսական ուսումնասիրությանը՝ խտության ֆունկցիոնալ տեսության մեթոդների կիրառմամբ։ Հետազոտության հիմքում ընկած է պինդ մարմնի մակերևույթի և գազային միջավայրի փոխազդեցության մանրամասն վերլուծությունը, որը կարևոր նշանակություն ունի մակերևութային երևույթների, կիսահաղորդչային նյութերի և գազազգայուն համակարգերի հատկությունների հասկացման համար։ Անագի երկօքսիդը լայնորեն ուսումնասիրվող մետաղական օքսիդային կիսահաղորդիչ է, որի մակերևութային հատկությունները մեծապես պայմանավորում են դրա վարքագիծը տարբեր գազային միջավայրերում։ Աշխատանքում տեսական հաշվարկների միջոցով ուսումնասիրվում են անագի երկօքսիդի մակերևույթի կառուցվածքային և էլեկտրոնային առանձնահատկությունները, մակերևութային ատոմների դասավորությունը, հնարավոր ակտիվ կենտրոնները և դրանց փոխազդեցությունը գազային մոլեկուլների հետ։ Հատուկ ուշադրություն է դարձվում ադսորբցիայի էներգետիկ բնութագրերին, քանի որ դրանք հնարավորություն են տալիս գնահատելու գազի մոլեկուլի և մակերևույթի միջև կապի ուժգնությունը և որոշելու փոխազդեցության բնույթը։ Խտության ֆունկցիոնալ տեսությունը հնարավորություն է տալիս քվանտամեխանիկական մակարդակով ուսումնասիրել էլեկտրոնային կառուցվածքը և հաշվարկել համակարգի էներգետիկ ու երկրաչափական պարամետրերը՝ առանց ամբողջ համակարգի փորձարարական հետազոտության անհրաժեշտության։ Այդ մոտեցմամբ հնարավոր է համեմատել գազային տարբեր մոլեկուլների ադսորբցիայի սցենարները, ուսումնասիրել դրանց նախընտրելի դիրքերը մակերևույթի վրա և պարզել, թե ինչպիսի փոփոխություններ են տեղի ունենում ինչպես գազային մոլեկուլի, այնպես էլ մակերևույթի էլեկտրոնային կառուցվածքում։ Աշխատանքում կարևոր տեղ է զբաղեցնում լիցքի վերաբաշխման ուսումնասիրությունը։ Գազային մոլեկուլի մակերևույթին միանալը կարող է առաջացնել էլեկտրոնային խտության փոփոխություն, լիցքի փոխանցում կամ բևեռացում, ինչն իր հերթին կարող է ազդել նյութի էլեկտրական և մակերևութային հատկությունների վրա։ Այս երևույթների վերլուծությունը հատկապես կարևոր է կիսահաղորդչային գազային սենսորների աշխատանքի մեխանիզմների հասկացման համար, քանի որ գազի մոլեկուլների ադսորբցիան կարող է փոխել նյութի հաղորդականությունը և առաջացնել չափելի էլեկտրական ազդանշան։ Ուսումնասիրության ընթացքում կարող են գնահատվել նաև մակերևույթի էլեկտրոնային վիճակների, էներգետիկ մակարդակների և աշխատանքային ֆունկցիայի փոփոխությունները գազային մոլեկուլների ադսորբցիայից առաջ և հետո։ Այս տվյալները հնարավորություն են տալիս ավելի ամբողջական պատկերացում կազմել ադսորբցիայի մեխանիզմների և դրա ազդեցության մասին նյութի ֆիզիկական հատկությունների վրա։ Հետազոտության կարևոր կողմերից է նաև տեսական մոդելավորման և հաշվողական մեթոդների կիրառումը՝ տարբեր մակերևութային կառուցվածքների ու փոխազդեցության հնարավոր տարբերակների համեմատության համար։ Ստացված արդյունքները կարող են օգտագործվել նյութի մակերևութային ակտիվության, գազային զգայունության և տարբեր մոլեկուլների նկատմամբ ընտրողականության վերաբերյալ եզրակացություններ կատարելու համար։ Աշխատանքը միավորում է պինդ մարմնի ֆիզիկան, մակերևութային քիմիան, քվանտային մեխանիկան և հաշվողական նյութագիտությունը՝ ցույց տալով, թե ինչպես կարող են ատոմային և էլեկտրոնային մակարդակում տեղի ունեցող գործընթացները կապված լինել նյութի մակրոսկոպիկ հատկությունների հետ։ Ընդհանուր առմամբ, ուսումնասիրությունը նպաստում է անագի երկօքսիդի մակերևույթում գազերի ադսորբցիայի հիմնարար օրինաչափությունների բացահայտմանը և կարող է տեսական հիմք հանդիսանալ գազային սենսորների, մակերևութային էլեկտրոնիկայի և ֆունկցիոնալ կիսահաղորդչային նյութերի հետագա զարգացման համար։ Այն կարող է հետաքրքրել ֆիզիկոսներին, քիմիկոսներին, նյութագետներին, քվանտային և հաշվողական քիմիայի մասնագետներին, ինչպես նաև մակերևութային երևույթների և գազազգայուն կիսահաղորդիչների ուսումնասիրությամբ զբաղվող հետազոտողներին։