Studying surface diffusion using Collective Variable-driven HyperDynamics (CVHD)

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202203071405
Title: Studying surface diffusion using Collective Variable-driven HyperDynamics (CVHD)
Alternative title: Pintadiffuusion tutkiminen kollektiivimuuttujiin pohjautuvaa hyperdynamiikkaa hyödyntäen
Author: Lindblad, Victor
Other contributor: Helsingin yliopisto, Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
University of Helsinki, Faculty of Science
Helsingfors universitet, Matematisk-naturvetenskapliga fakulteten
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2022
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202203071405
http://hdl.handle.net/10138/341351
Thesis level: master's thesis
Degree program: Teoreettisten ja laskennallisten menetelmien maisteriohjelma (Theoretical Calculation Methods)
Master 's Programme in Theoretical and Computational Methods
Magisterprogrammet i teoretiska och beräkningsmetoder
Specialisation: ei opintosuuntaa
no specialization
ingen studieinriktning
Abstract: This thesis is aimed to explore the topic of surface diffusion on copper and iron surfaces, using an accelerated molecular dynamics (MD) method known as collective variable-driven hyperdynamics (CVHD). The thesis is divided into six main sections: Introduction, Theory, Methods, Simulations, Results and Conclusion. The introduction briefly explains the main interest behind the topic and why diffusion is a difficult subject for classical MD simulations. In the theory section, the physical description of diffusion in metals is explained, as well as the important quantities that can be determined from these types of simulations. The following section dives into the basics concerning the molecular dynamics simulations method. It also gives a description of the theoretical basis of collective variable-driven hyperdynamics and how it is implemented alongside molecular dynamics. The simulations section more technically explains the system building methodology, discusses key parameters and gives reasoning for the chosen values of these parameters. Since, both copper and iron systems have been simulated, both sets of systems are explained independently. The results section displays the results for the copper and iron systems separately. In both sets of systems, the obtained activation energy of the dominant diffusion mechanisms remain the main point of focus. Lastly, the results are dissected and summarized.Målet med denna avhandling är att utforska diffusion utanpå järn- och kopparytor, med hjälp av en försnabbad molekyldynamiks-metod vid namnet collective variable-driven hyperdynamics (CVHD). Avhandlingen är indelad i 6 huvudsakliga delar: Introduktion, Teori, Metoder, Simuleringar, Resultat och Slutsats. Introduktionen förklarar kortfattat intresset bakom själva ämnet och varför diffusion är ett aningen svårbehandlat fenomen inom molekyldynamiska simuleringar. Teoridelen behandlar diffusion som en fysikalisk mekanism och tar upp viktiga kvantiter som kan bestämmas medhjälp av simuleringar. Följande del förklarar de fysikaliska rötterna i molekyldynamiken samt beskriver uppbyggnaden av dess allmänna algoritm eller struktur. Uppsättningen och idén bakom collective variable-driven hyperdynamics förklaras också. Simuleringsdelen går mera in i detalj på hur de simulerade systemen har byggts upp, samt förklarar viktiga parametrar och resonemanget bakom deras värden. Eftersom både koppar och järn har simulerats, förklaras båda metodologierna skildt. Resultat-delen presenterar resultaten för samtliga simuleringar ur vilka den erhållna aktiveringsenergin för den dominanta diffusionsmekanismen är av största intresse. Slutligen, diskuteras och sammanfattas resultaten.
Subject: CVHD. Molecular Dynamics. Surface Diffusion. Iron. Copper. Computational Physics. Laskennallinen materiaalifysiikka. Beräkningsmaterialfysik. Computational Materials Physics


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
lindblad_victor_masters_2022.pdf 1.724Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record