ナノフォレストの成長をシミュレートするために使用されるアンリアルエンジン

カナダの科学者グループが、非常に独創的な方法で分岐ナノワイヤ(ナノツリー)の成長のシミュレーションを実施しました。専門の科学コードではなく、市販のゲームエンジンを使用しました。



ナノワイヤは、ナノメートルのオーダーの直径と非常に大きな(無制限の)長さを持つ結晶構造です。 そのようなワイヤを流れる電流を記述するには、量子効果を考慮する必要があるため、「量子ワイヤ」とも呼ばれます。



それらへの実用的な関心は、それらが半導体から作られるという事実に関連しています。つまり、pn接合、トランジスタ、およびマイクロ回路は、そのようなナノワイヤに基づいて組織化されます。 量子特性により、光起電力コンバータでの使用も可能になります。 枝分かれしたナノワイヤ、またはいわゆる「ナノツリー」がさらに期待されています。「ナノツリー」を成長させることができます。「ナノツリー」の枝は特別な方法で絡み合い、ナノチップの三次元構造を形成します。



ナノツリーを成長させる1つの方法は、「スライディングアングルデポジション」( GLAD )です。 この方法では、ナノワイヤが基板上で結晶化し、堆積した物質の蒸気の傾斜噴流によって吹き付けられます。 GLADを使用して、基板上に直線状、らせん状、および分岐状のナノワイヤを成長させることができます。 複雑な3次元構造を得るには、ナノツリーの成長の速度を制御する必要があり、現時点では、コンピューターシミュレーションを使用して、実験よりもはるかに簡単です。



カナダの科学者グループが、そのような計算の結果を説明する記事を公​​開しまし 。 計算のためのプログラムとして、彼らはUnreal Development Kitを使用し、「すぐに使える」既製のニュートン物理学と視覚化ツールを提供しました。 研究者は、基板上のスチームジェットから核が形成される規則、ワイヤが成長する規則、および既に成長したワイヤが蒸気の流れをブロックする規則を設定するだけで、特定の空間領域での結晶の核生成と成長を防止できます。



結果は、同様の条件下で行われた実験との顕著な一致を示しています。



図 1.計算されたナノ構造と実験的に得られたナノ構造の比較(元の作業からの図解)。



図 2.ナノ構造の計算されたX線回折パターンと実験X線回折パターンの比較(元の作業からの図解)。



1x1x2μm3のボリュームでの計算全体の長さは20万フレームで、Core i7-3930の平均計算速度は約100 fpsでした。



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