Самосборка и самоорганизация неравновесных углеродных наногелей

Abstract

С использованием методов компьютерной нанотехнологии рассмотрены неравновесные процессы самосборки и самоорганизации синтеза углеродного наногеля в нанопорах материала. Квантовая запутанность наногеля характеризуется топологическими индексами: числом узлов и числом ребер графа связности. Сложность графа численно измеряется информацией I. В статье показана корреляция между информацией Шеннона как меры квантовой запутанности наногеля и его морфологией. Показано, что при монотонном увеличении концентрации наночастиц углерода в поре от 0% до 100% информация Шеннона проходит через максимум; при этом кривая напоминает нецентральную усеченную пирамиду. Максимум информации Шеннона определяет направленность неравновесных процессов самосборки и самоорганизации углеродных наночастиц к формированию клеточно-матричного наногеля, в котором кривая вероятности для каждой наночастицы быть квантовозапутанной имеет двойную вершину максимумов для случаев 10 или 19 соседей соответственно.

З використанням методи комп’ютерної нанотехнології розглянуто нерівноважні процеси самоскладання й самоорганізації синтези вуглецевого наноґелю в нанопорах матеріялу. Квантова заплутаність наноґелю характеризується топологічними індексами: числом вузлів і числом ребер графа зв’язности. Складність графа чисельно вимірюється інформацією I. У статті показано кореляцію між Шенноновою інформацією як міри квантової заплутаности наноґелю і його морфологією. Показано, що при монотонному збільшенні концентрації наночастинок вуглецю в порі від 0% до 100% Шеннонова інформація проходить через максимум; при цьому крива нагадує нецентральну зрізану піраміду. Максимум Шеннонової інформації визначає спрямованість нерівноважних процесів самоскладання й самоорганізації вуглецевих наночастинок до формування клітково-матричного наноґелю, у якому крива ймовірности для кожної наночастинки бути квантовозаплутаною має подвійну вершину максимумів для випадків 10 або 19 сусідів відповідно.

Using computer nanotechnology methods, nonequilibrium processes of the self-assembly and self-organising of carbon nanogel synthesis in nanopores of material are considered. The nanogel quantum complexity is characterised by topological indexes–number of junctions and number of ribs of a connectivity graph. Complexity of the graph is numerically measured by the information, I. In article, correlation between the Shannon information as a measure of the nanogel quantum complexity and its morphology is shown. As shown, in the case of monotonous increase of carbon-nanoparticles concentration in a pore from 0% to 100%, the Shannon information passes through a maximum. Thus, a curve is similar to the off-centre truncated pyramid. The maximum of Shannon information determines a trend of nonequilibrium processes of the self-assembly and self-organising of carbon nanoparticles to formation of cellular—matrix nanogel, in which the probability curve for each nanoparticle to be quantum-complicated has double peak of maximums for cases of 10 or 19 neighbours, respectively.