Action-derived molecular dynamics (ADMD) method is conducted to study defect behaviors in nanosystems. In the plastic deformations of a carbon nanotube (CNT), the movement of a 5|7 defect plays the role of dislocation glide in the plastic deformations of metals. This work is concerned with the atomic shift mechanism of the 5|7 defect and the energy barrier when the CNT is subjected to tensile loading. ADMD is applied to find the minimum energy path and the energy barrier. It is found that the tensile loads make it easy for the 5|7 defect to glide, and the tensile loads lower the energy barrier. The minimum load level that makes a 5|7 defect glide freely with no energy barrier in the presence of an adatom is obtained.
Next, the core structure, core energy, and mobility of the edge dislocations in the silicon crystal structures are analyzed through molecular mechanics (MM), molecular dynamics (MD) and ADMD method. Three cases of core structure of edge dislocations in the silicon structures are considered. We calculate the Peierls stress of the edge dislocation using MM. In addition, the effects of the model size on the core structure and the temperature on the dislocation behaviors are discussed. When an edge dislocation moves in silicon crystal, change of the atomic configuration of the core structure and the energy barrier are obtained.
작용-유도 분자동역학 방법을 이용하여 나노시스템의 결함 거동에 대한 연구를 수행하였다. 탄소 나노튜브의 소성 변형은 5|7 결함의 이동이 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 탄소 나노튜브에 인장력이 작용할 경우 5|7 결함의 거동에 대하여 살펴보고 에너지 장벽에 대하여 계산을 수행하였다. 작용-유도 분자 동역학 방법을 이용하면 최소 에너지 경로와 에너지 장벽의 값을 쉽게 구할 수 있다. 탄소 나노튜브에 인장력이 작용하면 에너지 장벽의 값이 낮아지게 된다. 또한 추가 원자가 있을 경우 탄소 나노튜브에서 5|7 결함이 자유롭게 이동할 수 있는 최소 인장력의 값을 얻을 수 있었다.
다음으로 분자정역학, 분자동역학, 작용-유도 분자동역학 방법을 이용하여 실리콘 결정 구조에 칼날 전위가 존재할 때 전위의 중심 에너지와 중심 구조 전위의 이동에 대한 해석을 수행하였다. 모두 세가지 경우의 칼날 전위를 고려하였고, 먼저 분자정역학 방법을 이용하여 칼날 전위의 Peierls 응력값을 계산하였고, 모델 크기의 영향을 논의하였다. 또한 분자동역학 방법을 이용하여 전위의 거동에 온도 효과를 살펴보았다. 마지막으로 칼날 전위가 이동할 때 필요한 에너지 장벽의 크기와 원자 배열의 구조 변화를 살펴보기 위하여 작용-유도 분자동역학 방법을 이용하였다.
