KR20190080341A - Apparatus and method for making crumpled polycrystal graphene atomic model and record media recorded program for realizing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다결정 그래핀 원자 모델 생성 장치 및 방법 그리고 이를 구현하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변형 다결정 그래핀의 경우에도 그래핀 원자 모델을 생성할 수 있는 장치 및 방법 그리고 이를 구현하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for generating a polycrystalline graphene atomic model and a recording medium on which a program for implementing the same is recorded. More particularly, the present invention relates to an apparatus and a method for generating a graphene atom model even in the case of a deformed polycrystalline graphene, And a recording medium on which a program for implementing the program is recorded.
그래핀은 탄소 원자로 만들어진 원자 크기의 벌집 형태의 2차원 평면을 이루고 있는 구조를 가진 소재이다. 이러한 그래핀은 현존하는 소재 중 소재 특성이 가장 뛰어난 소재로 평가 받는다.Graphene is a material with a two-dimensional planar structure of atomic size honeycomb made of carbon atoms. Such graphene is regarded as the most excellent material among the existing materials.
그래핀은 생성 방법에 따라 다결정 형태를 가지게 되는데, 이 경우 입계(grain boundary)는 그래핀 층이 겹치는 중복 입계가 형성될 수 있다.Graphene has a polycrystalline form depending on the generation method. In this case, a grain boundary may form a superficial grain overlapping graphene layer.
그리고 그래핀은 그래핀이 단독으로만 사용되는 경우만이 있는 것이 아니라 다른 기질이나 모제(substrate)와 결합되어 사용되면서, 그래핀이 구겨지거나 휘는 등의 변형이 발생하는 경우가 다수이다.And graphene is not only used as a single graphene but is used in combination with other substrates or substrates, and there are many cases where graphene deforms such as wrinkling or bending.
그리고 그래핀의 변형이 발생하면 그래핀 물질 표면에 복잡한 주름이 형성될 수 있고 이러한 주름은 비표면적을 향상시켜 다양한 성능을 갖게 한다.And, when deformation of graphene occurs, complex wrinkles can be formed on the surface of graphene material, and these wrinkles improve the specific surface area and have various performance.
예를 들어, 그래핀을 가스 센서에 이용하는 경우 타겟인 가스 원자의 흡착 면적을 넓혀 센서 효과가 향상되고, 수퍼 캐패시터(super capacitor)에서는 표면 전하량을 증가시켜 에너지 저장 효과가 향상되도록 할 수 있다.For example, when the graphene is used in a gas sensor, the sensor effect can be improved by widening the adsorption area of the target gas atoms, and in the case of a super capacitor, the amount of surface charge can be increased to improve the energy storage effect.
이하에서는 이렇게 모제와 결합되어 변형이 발생되는 그래핀을 변형 그래핀이라 칭하기로 한다.Hereinafter, the graphene which is deformed in combination with the parent material will be referred to as a deformed graphene.
한편, 그래핀과 같은 나노 물질의 물성은 나노 물질로 먼저 직접 실험을 하지 않더라도 원자 모델을 만들어 내면 이를 통해 나노 물질의 물성을 예측하는 것이 가능하다.On the other hand, the physical properties of nanomaterials such as graphene can be predicted through the atomic model even if the nanomaterial is not directly tested.
그래핀이 다결정 형태를 갖게 되는 경우 다결정 형태의 그래핀의 물성을 시뮬레이션 등을 이용하여 사전에 예측하기 위해서는 먼저 그래핀의 다결정 원자 모델을 만들어야 한다.When graphene has a polycrystalline form, it is necessary to first make the polycrystalline atom model of graphene in order to predict the properties of the polycrystalline graphene in advance by using a simulation or the like.
그러나 다결정 원자 모델 특히 변형 다결정 원자 모델을 만들기 쉽지 않은 문제점이 있다.However, there is a problem that it is not easy to form a polycrystalline atomic model, especially a modified polycrystal atomic model.
이로 인하여 실제 시험 과정 등에서 시간과 노력을 줄이기 어려운 문제점이 있다.Therefore, it is difficult to reduce the time and effort in the actual test process.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 쉽게 변형 다결정 그래핀 원자 모델을 생성할 수 있는 장치 및 방법 그리고 이를 구현하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체를 제안하는 것이다.In order to solve the above-described problems, the present invention proposes an apparatus and method for easily generating a modified polycrystalline graphene atom model, and a recording medium on which a program for implementing the same is recorded.
또한, 변형 다결정 그래핀 원자 모델을 쉽게 생성할 수 있어 실제 시험 과정 등에서 시간과 노력을 줄일 수 있는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 장치 및 방법 그리고 이를 구현하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체를 제안하는 것이다.In addition, the present invention proposes an apparatus and method for producing a modified polycrystalline graphene atomic model that can easily generate a deformed polycrystalline graphene atom model and can save time and effort in an actual test process, and a recording medium on which a program for implementing the same is recorded.
본 발명의 또 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description of the embodiments.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of generating a modified polycrystalline graphene atomic model.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법에 있어서, 다결정 그래핀 원자 모델을 생성하는 단계; 상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 모제(substrate)에 대한 정보를 이용하여 분자 동력학 계산을 수행하는 단계; 및 상기 계산된 분자 동력학의 결과를 상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 적용하여 상기 다결정 그래핀 원자 모델을 변형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법이 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method of generating a modified polycrystalline graphene atomic model, comprising: generating a polycrystalline graphene atomic model; Performing molecular dynamics calculation using the information about the substrate in the generated polycrystalline graphene atomic model; And applying the result of the calculated molecular dynamics to the generated polycrystalline graphene atomic model to modify the polycrystalline graphene atomic model.
상기 다결정 그래핀 원자 모델을 생성하는 단계는, 각각의 결정들의 중심 좌표를 설정하는 단계; 상기 각각의 결정들의 격자 방향을 설정하는 단계; 각각의 결정의 결정 구조를 형성하는 단계; 상기 형성된 결정 구조에서 각각의 원자들이 상기 각각의 결정 구조의 내부 또는 결정의 경계에 있는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단된 정보를 이용하여 각각의 결정들에 포함되는 원자들의 개수 및 좌표 정보를 저장하고 출력하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of generating the polycrystalline graphene atomic model comprises: setting the center coordinates of the respective crystals; Setting a grating direction of each of the crystals; Forming a crystal structure of each crystal; Determining whether each of the atoms in the formed crystal structure is in the interior of each of the crystal structures or at the boundary of the crystal; And storing and outputting the number of atoms and coordinate information included in each of the determinations using the determined information.
그리고 상기 각각의 결정들의 중심 좌표를 설정하는 단계는, 전체 모델의 크기 및 결정의 개수에 대한 정보를 입력받아 수행될 수 있다.The step of setting the center coordinates of the respective crystals may be performed by receiving information on the size of the entire model and the number of determinations.
또한, 상기 결정의 개수가 N개이면, 상기 각각의 결정들의 중심 좌표를 설정하는 단계는 N개만큼 좌표들을 난수를 발생하여 수행할 수 있다.If the number of the crystals is N, the step of setting the center coordinates of the respective crystals may be performed by generating N coordinates by generating a random number.
그리고 상기 결정의 개수가 N개이면, 상기 상기 각각의 결정들의 격자 방향을 설정하는 단계는 N개만큼의 회전각들을 난수로 발생하여 수행할 수 있다.And if the number of the crystals is N, setting the lattice direction of each of the crystals may be performed by generating N rotation angles with a random number.
또한, 상기 각각의 결정들에 대한 크기에 따른 결정 구조를 형성하는 단계는, 상기 각각의 결정들에 대한 기본결정구조를 생성하고, 그 구조의 중심을 이동하여 형성할 수 있다.In addition, the step of forming a crystal structure according to the sizes of the respective crystals may be performed by creating a basic crystal structure for each of the crystals and moving the center of the structure.
그리고 상기 각각의 결정들의 결정 구조를 형성하는 단계는, 상기 결정이 중복되는 경계의 두께에 대한 정보를 입력받아 수행될 수 있다.And forming the crystal structure of each of the crystals may be performed by receiving information on the thickness of the boundary where the crystal is overlapped.
또한, 상기 판단된 정보를 이용하여 각각의 결정들에 포함되는 원자들의 개수 및 좌표 정보를 저장하고 출력하는 단계는, 하나의 원자에 대하여 주변 결정이 둘 이상이면 본 결정지수와 주변 결정지수를 설정하고, 본 결정지수가 주변 결정지수보다 작으면 Z축의 값을 음수로, 본 결정지수가 주변 결정지수보다 크면 Z축의 값을 양수로, 본 결정지수가 주변 결정지수와 같으면 Z축의 값을 0으로 설정하여 수행될 수 있다.The step of storing and outputting the number of atoms and the coordinate information included in each of the determinations using the determined information may include setting a decision index and a neighbor decision index when there are two or more neighboring decisions for one atom If the decision index is smaller than the surrounding decision index, the value of the Z axis is negative. If the decision index is larger than the surrounding decision index, the value of the Z axis is positive. If the decision index is equal to the surrounding decision index, Can be performed.
상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 모제에 대한 정보를 이용하여 분자 동력학 계산을 수행하는 단계는, 상기 모제는 그래핀의 아래(음수 영역)에 존재하는 것으로 가정하고 상기 그래핀 탄소 원자간의 포텐셜(potential)과 상기 탄소 원자와 모제 사이의 Lennard-Jones 포텐셜에 대한 계산을 통해 수행할 수 있다.The step of performing the molecular dynamics calculation using the information about the parent material in the generated polycrystalline graphene atomic model may include the step of determining the potential (hereinafter, referred to as " potential and the Lennard-Jones potential between the carbon atom and the parent material.
또한, 상기 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법은, 상기 계산된 분자 동력학의 결과를 상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 적용하여 상기 다결정 그래핀 원자 모델을 변형하는 단계를 수행한 후, 상기 탄소 원자들의 z좌표가 변화하다가 더 이상의 변화가 발생하지 않으면 변형된 다결정 그래핀 원자 모델의 모든 원자들의 좌표를 각각 저장하고 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.The modified polycrystalline graphene atomic model generation method may further include the step of applying the result of the calculated molecular dynamics to the generated polycrystalline graphene atomic model to modify the polycrystalline graphene atomic model, And storing and outputting the coordinates of all the atoms of the deformed polycrystalline graphene atomic model, respectively, if the z coordinate of the deformed polycrystalline graphene atomic model changes but no further changes occur.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for generating a modified polycrystalline graphene atomic model.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 장치에 있어서, 다결정 그래핀 원자 모델을 생성하는 다결정 그래핀 원자 모델 생성부; 상기 다결정 그래핀 원자 모델 생성부에서 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 모제(substrate)에 대한 정보를 이용하여 분자 동력학 계산을 수행하는 분자 동력학 계산부; 및 상기 계산된 분자 동력학의 결과를 상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 적용하여 상기 다결정 그래핀 원자 모델을 변형하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 장치가 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for generating a modified polycrystalline graphene atom model, the apparatus comprising: a polycrystalline graphene atom model generating unit for generating a polycrystalline graphene atom model; A molecular dynamics calculation unit for performing molecular dynamics calculation using the information about the substrate in the polycrystalline graphene atom model generated by the polycrystalline graphene atom model generation unit; And an output unit for applying the result of the calculated molecular dynamics to the generated polycrystalline graphene atomic model to transform the polycrystalline graphene atomic model.
상기 다결정 그래핀 원자 모델 생성부는, 각각의 결정들의 중심 좌표를 설정하는 중심 좌표 설정부; 상기 각각의 결정들의 격자 방향을 설정하는 격자 방향 설정부; 상기 각각의 결정들의 결정 구조를 형성하는 결정 구조 형성부; 상기 결정 구조 형성부에서 형성된 결정 구조에서 각각의 원자들이 상기 각각의 결정 구조의 내부 및 결정의 경계에 있는지 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단부에서 판단된 정보를 이용하여 각각의 결정들에 포함되는 원자들의 개수 및 좌표 정보를 저장하고 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.The polycrystalline graphene atom model generation unit may include a center coordinate setting unit for setting the center coordinates of the respective crystals; A grating direction setting unit for setting a grating direction of each of the crystals; A crystal structure forming part forming a crystal structure of each of the crystals; A determination unit determining whether or not each of the atoms in the crystal structure formed in the crystal structure forming unit is within the respective crystal structures and at the boundaries of the crystals; And an output unit for storing and outputting the number of atoms and coordinate information included in each of the determinations using the information determined by the determination unit.
그리고 상기 중심 좌표 설정부에서 상기 각각의 결정들의 중심 좌표를 설정하는 것은, 전체 모델의 크기 및 결정의 개수에 대한 정보를 입력받아 수행될 수 있다.And setting the center coordinates of the respective determinations in the center coordinate setting unit may be performed by receiving information on the size of the entire model and the number of determinations.
또한, 상기 결정의 개수가 N개이면, 상기 중심 좌표 설정부는 N개만큼 좌표들을 난수를 발생하여 상기 결정들의 중심 좌표 설정을 수행할 수 있다.If the number of the crystals is N, the center coordinate setting unit may generate a random number of N coordinates to perform the center coordinate setting of the crystals.
그리고 상기 결정의 개수가 N개이면, 상기 격자 방향 설정부는 N개만큼의 회전각들을 난수로 발생하여 상기 결정들의 격자 방향 설정을 수행할 수 있다.If the number of the crystals is N, the lattice direction setting unit may generate N number of rotation angles with a random number to perform the lattice direction setting of the crystals.
또한, 상기 결정 구조 형성부에서 각각의 결정들에 대한 크기에 따른 결정 구조를 형성하는 것은, 상기 각각의 결정들에 대한 기본결정구조를 생성하고, 그 구조의 중심을 이동하여 형성할 수 있다.In addition, forming the crystal structure according to the sizes of the respective crystals in the crystal structure forming part can be performed by generating a basic crystal structure for each of the crystals and moving the center of the structure.
그리고 상기 결정 구조 형성부에서 각각의 결정들에 대한 크기에 따른 결정 구조를 형성하는 것은, 상기 결정이 중복되는 경계의 두께에 대한 정보를 입력받아 수행될 수 있다.The formation of the crystal structure according to the size of each crystal in the crystal structure forming part may be performed by receiving information on the thickness of the boundary where the crystal is overlapped.
상기 출력부에서 상기 판단된 정보를 이용하여 각각의 결정들에 포함되는 원자들의 개수 및 좌표 정보를 저장하고 출력하는 것은, 하나의 원자에 대하여 주변 결정이 둘 이상이면 본 결정지수와 주변결정지수를 설정하고, 본 결정지수가 주변 결정지수보다 작으면 Z축의 값을 음수로, 본 결정지수가 주변 결정지수보다 크면 Z축의 값을 양수로, 본 결정지수가 주변 결정지수와 같으면 Z축의 값을 0으로 설정하여 수행할 수 있다.And storing and outputting the number of atoms and the coordinate information included in each of the determinations using the determined information in the output unit, when the number of the surrounding determinations is two or more for one atom, If the decision index is smaller than the surrounding decision index, the value of the Z axis is negative. If the decision index is larger than the surrounding decision index, the value of the Z axis is positive. If the decision index is equal to the surrounding decision index, . ≪ / RTI >
상기 분자 동력학 계산부에서 상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 모제에 대한 정보를 이용하여 분자 동력학 계산을 수행하는 것은, 상기 모제는 그래핀의 아래(음수 영역)에 존재하는 것으로 가정하고 상기 그래핀 탄소 원자간의 포텐셜(potential)과 상기 탄소 원자와 모제 사이의 Lennard-Jones 포텐셜에 대한 계산을 통해 수행할 수 있다.In the molecular dynamics calculation unit, the molecular dynamics calculation is performed using the information about the parent material in the generated polycrystalline graphene atomic model. It is assumed that the parent material exists in the graphene region (negative region) Can be performed by calculating the potential between the carbon atoms and the Lennard-Jones potential between the carbon atoms and the parent.
상기 출력부는, 상기 계산된 분자 동력학의 결과를 상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 적용하여 상기 다결정 그래핀 원자 모델을 변형하고, 상기 탄소 원자들의 z좌표가 변화하다가 더 이상의 변화가 발생하지 않으면 변형된 다결정 그래핀 원자 모델의 모든 원자들의 좌표를 각각 저장하고 출력할 수 있다.Wherein the output unit applies the result of the computed molecular dynamics to the generated polycrystalline graphene atomic model to modify the polycrystalline graphene atomic model and if the z coordinate of the carbon atoms change and no further changes occur, The coordinates of all the atoms of the modeled polycrystalline graphene atomic model can be stored and output, respectively.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법을 구현하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a recording medium recording a program for implementing a method of generating a modified polycrystalline graphene atomic model.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법을 구현하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체에 있어서, 다결정 그래핀 원자 모델을 생성하는 단계; 상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 모제(substrate)에 대한 정보를 이용하여 분자 동력학 계산을 수행하는 단계; 및 상기 계산된 분자 동력학의 결과를 상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 적용하여 상기 다결정 그래핀 원자 모델을 변형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법을 구현하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체가 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a recording medium recording a program for implementing a method of generating a modified polycrystalline graphene atomic model, the method comprising: generating a polycrystalline graphene atomic model; Performing molecular dynamics calculation using the information about the substrate in the generated polycrystalline graphene atomic model; And applying the result of the calculated molecular dynamics to the generated polycrystalline graphene atomic model to modify the polycrystalline graphene atomic model. Is recorded on the recording medium.
상기 다결정 그래핀 원자 모델을 생성하는 단계는, 각각의 결정들의 중심 좌표를 설정하는 단계; 상기 각각의 결정들의 격자 방향을 설정하는 단계; 각각의 결정의 결정 구조를 형성하는 단계; 상기 형성된 결정 구조에서 각각의 원자들이 상기 각각의 결정 구조의 내부 또는 결정의 경계에 있는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단된 정보를 이용하여 각각의 결정들에 포함되는 원자들의 개수 및 좌표 정보를 저장하고 출력하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of generating the polycrystalline graphene atomic model comprises: setting the center coordinates of the respective crystals; Setting a grating direction of each of the crystals; Forming a crystal structure of each crystal; Determining whether each of the atoms in the formed crystal structure is in the interior of each of the crystal structures or at the boundary of the crystal; And storing and outputting the number of atoms and coordinate information included in each of the determinations using the determined information.
그리고 상기 각각의 결정들의 중심 좌표를 설정하는 단계는, 전체 모델의 크기 및 결정의 개수에 대한 정보를 입력받아 수행될 수 있다.The step of setting the center coordinates of the respective crystals may be performed by receiving information on the size of the entire model and the number of determinations.
또한, 상기 결정의 개수가 N개이면, 상기 각각의 결정들의 중심 좌표를 설정하는 단계는 N개만큼 좌표들을 난수를 발생하여 수행할 수 있다.If the number of the crystals is N, the step of setting the center coordinates of the respective crystals may be performed by generating N coordinates by generating a random number.
그리고 상기 결정의 개수가 N개이면, 상기 상기 각각의 결정들의 격자 방향을 설정하는 단계는 N개만큼의 회전각들을 난수로 발생하여 수행할 수 있다.And if the number of the crystals is N, setting the lattice direction of each of the crystals may be performed by generating N rotation angles with a random number.
또한, 상기 각각의 결정들에 대한 크기에 따른 결정 구조를 형성하는 단계는, 상기 각각의 결정들에 대한 기본결정구조를 생성하고, 그 구조의 중심을 이동하여 형성할 수 있다.In addition, the step of forming a crystal structure according to the sizes of the respective crystals may be performed by creating a basic crystal structure for each of the crystals and moving the center of the structure.
그리고 상기 각각의 결정들의 결정 구조를 형성하는 단계는, 상기 결정이 중복되는 경계의 두께에 대한 정보를 입력받아 수행될 수 있다.And forming the crystal structure of each of the crystals may be performed by receiving information on the thickness of the boundary where the crystal is overlapped.
또한, 상기 판단된 정보를 이용하여 각각의 결정들에 포함되는 원자들의 개수 및 좌표 정보를 저장하고 출력하는 단계는, 하나의 원자에 대하여 주변 결정이 둘 이상이면 본 결정지수와 주변 결정지수를 설정하고, 본 결정지수가 주변 결정지수보다 작으면 Z축의 값을 음수로, 본 결정지수가 주변 결정지수보다 크면 Z축의 값을 양수로, 본 결정지수가 주변 결정지수와 같으면 Z축의 값을 0으로 설정하여 수행될 수 있다.The step of storing and outputting the number of atoms and the coordinate information included in each of the determinations using the determined information may include setting a decision index and a neighbor decision index when there are two or more neighboring decisions for one atom If the decision index is smaller than the surrounding decision index, the value of the Z axis is negative. If the decision index is larger than the surrounding decision index, the value of the Z axis is positive. If the decision index is equal to the surrounding decision index, Can be performed.
상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 모제에 대한 정보를 이용하여 분자 동력학 계산을 수행하는 단계는, 상기 모제는 그래핀의 아래(음수 영역)에 존재하는 것으로 가정하고 상기 그래핀 탄소 원자간의 포텐셜(potential)과 상기 탄소 원자와 모제 사이의 Lennard-Jones 포텐셜에 대한 계산을 통해 수행할 수 있다.The step of performing the molecular dynamics calculation using the information about the parent material in the generated polycrystalline graphene atomic model may include the step of determining the potential (hereinafter, referred to as " potential and the Lennard-Jones potential between the carbon atom and the parent material.
또한, 상기 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법은, 상기 계산된 분자 동력학의 결과를 상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 적용하여 상기 다결정 그래핀 원자 모델을 변형하는 단계를 수행한 후, 상기 탄소 원자들의 z좌표가 변화하다가 더 이상의 변화가 발생하지 않으면 변형된 다결정 그래핀 원자 모델의 모든 원자들의 좌표를 각각 저장하고 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.The modified polycrystalline graphene atomic model generation method may further include the step of applying the result of the calculated molecular dynamics to the generated polycrystalline graphene atomic model to modify the polycrystalline graphene atomic model, And storing and outputting the coordinates of all the atoms of the deformed polycrystalline graphene atomic model, respectively, if the z coordinate of the deformed polycrystalline graphene atomic model changes but no further changes occur.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 장치 및 방법 그리고 이를 구현하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체에 의하면 변형 다결정 그래핀 원자 모델도 쉽게 생성할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the apparatus and method for producing a modified polycrystalline graphene atomic model according to the present invention and the recording medium on which the program for implementing the same is recorded, there is an advantage that a deformed polycrystalline graphene atom model can be easily generated.
또한, 변형 다결정 그래핀 원자 모델을 쉽게 생성하여 실제 시험 과정 등에서 시간과 노력을 줄일 수 있는 장점이 있다.In addition, it has an advantage that it can easily generate the modified polycrystalline graphene atomic model, thereby reducing the time and effort in the actual test process.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법이 구현되는 순서를 도시한 순서도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 장치의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법 또는 장치에 의해 생성된 변형 다결정 그래핀 원자 모델을 생성하기 위해 생성되는 다결정 그래핀 원자 모델의 예시를 도시한 도면.
도 4은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법 또는 장치에 의해 생성된 변형 다결정 그래핀 원자 모델의 예시를 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart showing a sequence in which a method of generating a modified polycrystalline graphene atomic model according to a preferred embodiment of the present invention is implemented. FIG.
2 is a diagram showing a configuration of a modified polycrystalline graphene atomic model generating apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 illustrates an example of a polycrystalline graphene atom model generated to produce a modified polycrystalline graphene atom model generated by a method or apparatus for producing a modified polycrystalline graphene atomic model according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of a modified polycrystalline graphene atom model generated by a method or apparatus for producing a modified polycrystalline graphene atomic model according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, .
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description thereof will be omitted.
먼저 도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법이 구현되는 순서를 살펴보기로 한다.Referring to FIG. 1, a description will be made of a procedure for implementing a modified polycrystalline graphene atomic model generation method according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법이 구현되는 순서를 도시한 순서도이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a procedure for implementing a method of generating a modified polycrystalline graphene atomic model according to a preferred embodiment of the present invention.
한편, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 변형 다결정 그래핀 원자 모델을 생성하기 위해서는 먼저 다결정 그래핀 원자 모델을 생성한다.Meanwhile, in order to produce a modified polycrystalline graphene atom model according to a preferred embodiment of the present invention, a polycrystalline graphene atom model is first generated.
생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 모제에 따른 특정 방향 등으로 압축 변형 등을 실시하여 변형 다결정 그래핀 원자 모델을 생성하는 것이다.The generated polycrystalline graphene atom model is subjected to compressive deformation and the like in a specific direction according to the parent material to generate a modified polycrystalline graphene atomic model.
이러한 변형 다결정 그래핀 원자 모델은 먼저 다결정 그래핀 원자 모델 즉 변형되기 전의 다결정 그래핀 원자 모델을 생성하여야 한다.These modified polycrystalline graphene atomic models must first produce a polycrystalline graphene atomic model, that is, a polycrystalline graphene atomic model before being deformed.
다결정 그래핀 원자 모델을 생성하는 것은 먼저 다결정 그래핀에서 각각의 결정들의 중심 좌표를 설정한다(S100).To create a polycrystalline graphene atomic model, first the center coordinates of each crystal in the polycrystalline graphene are set (S100).
이러한 결정들의 중심 좌표를 설정하는 것은 물질의 종류, 전체 모델이 크기, 결정의 개수 및 중복되는 경계의 두께에 대한 정보를 입력받아 수행된다.Setting the center coordinates of these determinations is performed by inputting information on the type of material, the size of the entire model, the number of crystals, and the thickness of overlapping boundaries.
결정들의 중심 좌표를 설정하는 것은 보다 상세하게는 결정의 개수를 N이라고 하면 N만큼 좌표 (x, y)들을 난수를 발생하여 생성할 수 있다. 여기서, 난수는 실수이며, Lx, Ly를 원자모델의 크기라 하면, 발생되는 난수는 0<x<Lx, 0<y<Ly가 된다. 한편, 여기서 좌표가 2차원인 것은 그래핀의 구조가 특성상 2차원 구조를 가지기 때문이다. More specifically, if the number of determinations is N, it is possible to generate the coordinates (x, y) by generating a random number by N. [ Here, if the random number is a real number and Lx and Ly are the sizes of the atomic model, the generated random numbers are 0 <x <Lx and 0 <y <Ly. On the other hand, the reason why the coordinates are two-dimensionally is that the graphene structure has a two-dimensional structure due to its characteristics.
다음으로 결정들의 중심 좌표가 설정되면, 결정들의 격자 방향을 설정한다(S102).Next, when the center coordinates of the crystals are set, the grating direction of the crystals is set (S102).
결정들의 격자 방향을 설정하는 것은 보다 상세하게는 각 결정 방향을 나타내는 N만큼의 회전각 θ들을 난수를 발생하여 생성될 수 있다. 여기서, 난수는 실수이며, 발생되는 난수는 0<θ<π가 된다.Setting the lattice direction of the crystals may be generated by generating a random number of rotation angles &thetas; by N representing each crystal direction. Here, the random number is a real number, and the generated random number is 0 <
결정들의 격자 방향이 설정되면 결정들의 크기에 따른 결정 구조를 형성한다(S104).When the lattice direction of the crystals is set, a crystal structure is formed according to the size of the crystals (S104).
결정 구조를 생성하는 것은 보다 상세하게는 먼저 크기가 Lx, Ly 인 그래핀 기본결정구조를 생성한다. 그리고 각 결정에 대하여 기본결정구조의 중심을 x, y로 이동하고, 각 결정을 각 θ만큼 회전한다.More specifically, creating a crystal structure produces a graphene base crystal structure of size Lx, Ly. Then, for each crystal, the center of the basic crystal structure is shifted to x and y, and each crystal is rotated by angle?.
이를 통해 결과적으로 각 결정에 대하여 n*Nx*Ny개 만큼의 원자들의 좌표 생성되게 되는 것이다.As a result, the coordinates of n * Nx * Ny atoms are generated for each crystal.
이렇게 하여 결정 구조가 형성되면 형성된 결정 구조에 각각의 원자들 보다 상세하게는 탄소 원자들 각각의 위치를 구분한다(S106).When the crystal structure is formed in this way, the position of each of the carbon atoms is more precisely divided into the crystal structure formed in each atom (S106).
형성된 결정 구조에 각각의 원자들 보다 상세하게는 탄소 원자들 각각의 위치를 구분하는 것은 보다 상세하게는 다음과 같이 판단할 수 있다.More specifically, the position of each of the carbon atoms in the formed crystal structure can be judged as follows.
원자의 위치를 (Xa, Ya)라 하고, 주어진 결정 중심의 위치를 (Xg, Yg)하면, 각각의 결정들의 중심의 위치는 (Xg1, Yg1),…(XgN, YgN)라 할 수 있다.Let the position of the atom be (Xa, Ya) and the position of the given crystal center (Xg, Yg), then the position of the center of each crystal is (Xg1, Yg1), ... (XgN, YgN).
그리고 주어진 원자와 주어진 결정 중심까지 거리 d0는 다음과 같은 [식 1]에 의해 계산될 수 있다.And the distance d0 from the given atom to the given crystal center can be calculated by [Equation 1].
[식 1][Formula 1]
그리고 주어진 원자와 i번째 결정 중심까지 거리 di는 다음과 같은 [식 2]에 의해 계산될 수 있다. And the distance di from the given atom to the center of the i-th crystal can be calculated by [Equation 2].
[식 2][Formula 2]
그런데 만약 모든 다른 결정 i 에 대하여 d0<di-D/2이면 이 원자는 주어진 결정에 포함되는 것으로 판단할 수 있는 것이다.However, if d0 <di-D / 2 for all other determinations i, then this atom can be judged to be included in the given decision.
그런데 만약 di-D/2<d0<di+D/2이면 이 원자는 주어진 결정의 경계에 포함되고 이때 주변 결정 i를 기록한다. 그리고 주어진 원자에 대하여 주변 결정이 둘 이상이면 본 결정지수 i, 주변결정지수 j, k라 하고, 본 결정지수 i가 j, k 보다 크면 이 원자를 제외한다.However, if di-D / 2 <d0 <di + D / 2, then this atom is included in the boundary of the given crystal, If two or more surrounding crystals are given for a given atom, this decision index i, the surrounding decision index j, k are excluded if the decision index i is greater than j, k.
즉, 결정 내부에 있는 원자와 결정의 경계에 포함되는 원자 그리고 결정 외부에 있는 원자들 각각을 구분하는 것이다.In other words, the atoms inside the crystal and the atoms contained in the boundary between the crystal and the atoms outside the crystal are distinguished from each other.
이렇게 원자들 각각의 위치가 구분되면, 구분된 정보에 따라 결정의 내부에 위치하는 원자들의 좌표와 결정의 주변에 위치하는 원자들의 좌표를 각각 저장하고 출력한다(S108).When the position of each of the atoms is divided, the coordinates of the atoms positioned inside the crystal and the coordinates of the atoms located in the periphery of the crystal are stored and output according to the divided information, respectively (S108).
이 때 그래핀 결정의 중복 입계, 원자가 서로 다른 결정에 걸쳐 형성될 수 있으므로 좌표를 이용하여 출력하는 경우 원자가 내부 포함이면 z=0로 하고, 경계에 포함되면서 본 결정 지수 i와 주변결정지수 j라 할 때, I<j 이면 z=-1.0, i>j 이면 z=1.0으로 하여 모든 원자에 대하여 3차원 좌표 출력하게 한다.In this case, since the overlapping grain and atom of graphene crystals can be formed over different crystals, when outputting using coordinates, z = 0 is set if the valence is internally included, and the decision index i and the surrounding decision index j When I <j, z = -1.0, and if i> j, z = 1.0, so that three-dimensional coordinates are output for all atoms.
이러한 과정을 통해 다결정 그래핀 원자 모델이 생성되면 기질 또는 모제인 substrate를 결합하여 변형 다결정 그래핀 원자 모델을 생성한다.Through this process, a polycrystalline graphene atomic model is generated, and a modified polycrystalline graphene atomic model is created by bonding the substrate, which is a substrate or a mother substrate.
변형 다결정 그래핀 원자 모델은 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에서 분자 동력학 계산을 수행하고 계산된 결과를 적용하여 다결정 그래핀 원자 모델을 변형한다(S110).The modified polycrystalline graphene atomic model performs molecular dynamics calculations in the generated polycrystalline graphene atomic model and applies the calculated results to transform the polycrystalline graphene atomic model (S110).
분자 동력학 계산의 수행을 보다 상세하게 살펴보면, 생성된 다결정 그래핀 원자 모델의 3차원 좌표에서 분자 동력학 계산을 수행하게 된다. 여기서 모제(Substrate)는 그래핀의 아래(음수 영역)에 존재하는 것으로 가정하고, 그래핀 탄소 원자간의 포텐셜(potential)과 탄소 원자와 모제 사이의 Lennard-Jones 포텐셜에 대한 계산을 통해 수행된다.In more detail, the molecular dynamics calculations are performed in the three-dimensional coordinates of the generated polycrystalline graphene atomic model. Here, the substrate is assumed to be under graphene (the negative domain) and is performed by calculating the potential between the graphene carbon atoms and the Lennard-Jones potential between the carbon atom and the parent.
또한, 탄소원자와 모제 substrate 사이의 Lennard-Jones 포텐셜에 대한 파라미터를 변화시켜 계면 접합력을 강하게 한다.In addition, the parameters for the Lennard-Jones potential between the carbon atoms and the parent substrate are varied to strengthen the interface adhesion.
한편, 이러한 계산 결과를 다결정 그래핀 원자 모델에 적용함으로써 다결정 그래핀 원자 모델을 변형한다.On the other hand, by applying these calculation results to the polycrystalline graphene atom model, the polycrystalline graphene atom model is modified.
계산되는 분자 동력학의 결과값을 이용하여 다결정 그래핀 원자 모델의 변형하는 것은 보다 상세하게는 횡 방향 (x와 y방향)으로 일정한 속도로 압축 변형을 실행하고 이때 결정들 사이의 경계에 존재하는 탄소원자들의 z 좌표가 위로 변화하는 주름들이 생성하는 것이다.The transformation of the polycrystalline graphene atomic model using the calculated molecular dynamics results, in more detail, by performing compressive deformation at a constant rate in the transverse direction (x and y directions), where the carbon present at the boundary between the crystals The z-coordinates of the atoms change upwards, creating wrinkles.
탄소 원자들의 z좌표가 변화하다가 더 이상의 변화가 발생하지 않으면 변형된 다결정 그래핀 원자 모델의 모든 원자들의 좌표를 각각 저장하고 출력한다(S112).If the z coordinates of the carbon atoms change and no further change occurs, the coordinates of all the atoms of the deformed polycrystalline graphene atomic model are respectively stored and output (S112).
이러한 과정을 통해 다결정 그래핀 원자 모델에서 다시 모제와 결합하여 발생하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델을 생성할 수 있게 되는 것이다. In this way, a modified polycrystalline graphene atom model can be generated by recombining the graphenes in the polycrystalline graphene atom model.
한편, 전술한 본 발명에 따른 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법은 컴퓨터와 같은 장치로 구현되어 본 발명에 의한 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성을 수행할 수 있다. 또한, 각각의 기능을 수행하는 부분들을 모듈로 구성하고 그 모듈들을 결합하여 하나의 장치로 구현할 수 있다.Meanwhile, the modified polycrystalline graphene atomic model generation method according to the present invention can be implemented in a computer-like apparatus to perform the modified polycrystal graphene atomic model generation according to the present invention. In addition, the parts that perform the respective functions may be configured as modules, and the modules may be combined into one device.
이렇게 본 발명에 의한 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성을 장치로 구현하는 경우를 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다. The case of implementing the modified polycrystal graphene atom model generation according to the present invention as an apparatus will be described with reference to FIG.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 변형 다결정 원자 모델 생성 장치의 구성을 도시한 도면이다.2 is a diagram showing a configuration of a modified polycrystalline atom model generation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 변형 다결정 원자 모델 생성 장치(200)는 다결정 그래핀 원자 모델 생성부(210), 분자 동력학 계산부(220) 및 출력부(230)을 포함할 수 있다.2, a modified polycrystalline atom
다결정 그래핀 원자 모델 생성부(210)는 변형 전의 다결정 그래핀 원자 모델을 생성한다.The polycrystalline graphene atom
다결정 그래핀 원자 모델 생성부(210)는 보다 상세하게는 중심 좌표 설정부, 격자 방향 설정부, 결정 구조 형성부 및 판단부를 포함할 수 있다.The polycrystalline graphene atom
중심 좌표 설정부는 다결정에서 각각의 결정들의 중심 좌표를 설정한다.The center coordinate setting unit sets the center coordinates of each of the crystals in the polycrystal.
이러한 결정들의 중심 좌표를 설정하는 것은 전체 모델이 크기, 결정의 개수 및 중복되는 경계의 두께에 대한 정보를 입력받아 이루어질 수 있음은 전술한 바와 같다.Setting the center coordinates of these crystals is as described above, in that the entire model can be made by inputting information on the size, the number of crystals, and the thickness of overlapping boundaries.
격자 방향 설정부는 중심 좌표 설정부에서 결정들의 중심 좌표가 설정하면, 결정들의 격자 방향을 설정한다.The lattice direction setting section sets the grating direction of the crystals when the center coordinates of the crystals are set in the center coordinate setting section.
결정들의 격자 방향을 설정하는 것은 보다 상세하게는 각 결정 방향을 나타내는 N만큼의 회전각 θ들을 난수를 발생하여 생성될 수 있다.Setting the lattice direction of the crystals may be generated by generating a random number of rotation angles &thetas; by N representing each crystal direction.
결정 구조 형성부는 격자 방향 설정부에서 결정들의 격자 방향이 설정하면, 각각의 결정들에 대한 크기에 따른 결정 구조를 형성한다.The crystal structure forming portion forms a crystal structure according to the size for each crystal, when the lattice direction of the crystals is set in the lattice direction setting portion.
판단부는 결정 구조 형성부에서 형성된 결정 구조에서 각각의 원자들이 결정 구조에서 어느 위치에 위치하는지 판단한다. 즉 원자 각각이 결정의 내부와 외부 그리고 결정의 경계 중 어디에 위치하는지를 판단하는 것이다. 본 발명에서는 특히 원자가 결정의 경계에 위치하는지 여부를 판단하는 것이 중요하다.The determination unit determines which position of each atom is located in the crystal structure in the crystal structure formed in the crystal structure forming unit. That is, where each of the atoms is located inside and outside the crystal and at the boundary of the crystal. In the present invention, it is particularly important to determine whether or not the atom is located at the boundary of the crystal.
판단부에서 판단 결과를 이용하여 결정들에 포함되는 원자들의 종류, 개수 및 원자들의 좌표 정보를 이용하여 다결정 그래핀 원자 모델을 생성한다.The determination unit uses the determination result to generate a polycrystalline graphene atom model using the kind, number, and coordinates of the atoms contained in the crystals.
그래핀은 기본적으로 2차원 구조를 가지므로 결정의 경계에 위치하는 원자들에 대해서만 중복 입계를 고려하여 Z축으로 방향을 정해주면 된다.Since graphene basically has a two-dimensional structure, only the atoms located at the boundary of the crystal need to be oriented in the Z-axis in consideration of the overlapping grain boundaries.
즉, 다른 결정들과의 결정의 경계에서의 중복 여부만을 판단하여 표시해주면 다결정에서 중복 입계를 가지더라도 다결정 그래핀 원자 모델을 형성할 수 있게 되는 것이다.That is, if only the overlapping of the crystals with the other crystals is judged and displayed, it is possible to form a polycrystalline graphene atomic model even if the polycrystalline structure has overlapping grain boundaries.
이렇게 하여 다결정 그래핀 원자 모델 생성부(210)에서 다결정 그래핀 원자 모델이 생성되면, 분자 동력학 계산부(220)는 다결정 그래핀 원자 모델 생성부(210)에서 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 모제(substrate)에 대한 정보를 이용하여 분자 동력학 계산을 수행한다.When a polycrystalline graphene atomic model is generated in the polycrystalline graphene
분자 동력학 계산의 수행을 보다 상세하게 살펴보면, 모제는 그래핀의 아래(음수 영역)에 존재하는 것으로 가정하고, 그래핀 탄소 원자간의 포텐셜(potential)과 탄소 원자와 모제 사이의 Lennard-Jones 포텐셜에 대한 계산을 통해 수행된다.More precisely, the molecular dynamics calculation assumes that the parent molecule is in the lower (graphene) region of graphene, and the potential between the graphene carbon atom and the Lennard-Jones potential between the carbon atom and the parent molecule Lt; / RTI >
이러한 계산 결과를 다결정 그래핀 원자 모델에 적용함으로써 다결정 그래핀 원자 모델을 변형한다.These calculations are applied to the polycrystalline graphene atom model to modify the polycrystalline graphene atom model.
계산되는 분자 동력학의 결과값을 이용하여 다결정 그래핀 원자 모델의 변형하는 것은 보다 상세하게는 횡 방향 (x와 y방향)으로 일정한 속도로 압축 변형을 실행하고 이때 결정들 사이의 경계에 존재하는 탄소원자들의 z 좌표가 위로 변화하는 주름들이 생성하는 것이다.The transformation of the polycrystalline graphene atomic model using the calculated molecular dynamics results, in more detail, by performing compressive deformation at a constant rate in the transverse direction (x and y directions), where the carbon present at the boundary between the crystals The z-coordinates of the atoms change upwards, creating wrinkles.
탄소 원자들의 z좌표가 변화하다가 더 이상의 변화가 발생하지 않으면 출력부(230)는 변형된 다결정 그래핀 원자 모델의 모든 원자들의 좌표를 각각 저장하고 출력한다.The
이하에서는 도 3 및 도 4의 본 발명의 의한 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법 또는 장치에 의해 생성된 변형 다결정 그래핀 원자 모델의 예시를 통해 본 발명을 살펴본다.Hereinafter, the present invention will be described by way of an example of a modified polycrystalline graphene atom model generated by the method or apparatus for producing a modified polycrystalline graphene atomic model according to the present invention shown in FIGS. 3 and 4. FIG.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법 또는 장치에 의해 생성된 변형 다결정 그래핀 원자 모델을 생성하기 위해 생성되는 다결정 그래핀 원자 모델의 예시를 도시한 도면이고, 도 4은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법 또는 장치에 의해 생성된 변형 다결정 그래핀 원자 모델의 예시를 도시한 도면이다.Figure 3 illustrates an example of a polycrystalline graphene atom model generated to produce a modified polycrystalline graphene atom model generated by a method or apparatus for producing a modified polycrystalline graphene atomic model according to a preferred embodiment of the present invention 4 is a diagram illustrating an example of a modified polycrystalline graphene atom model generated by a method or apparatus for producing a modified polycrystalline graphene atomic model according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명에서는 먼저 도 3에 예시된 것 같은 다결정 그래핀 원자 모델이 생성된다. 그리고 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 모제에 대한 정보를 이용하여 분자 동력학을 적용하여 도 4와 같은 변형 다결정 그래핀 원자 모델을 생성한다.In the present invention, a polycrystalline graphene atomic model as illustrated in FIG. 3 is first produced. Then, molecular polychemistry is applied to the generated polycrystalline graphene atom model by using the information about the parent molecule to generate a modified polycrystalline graphene atom model as shown in FIG.
이렇게 생성된 변형 다결정 그래핀 원자모델은 모제에 따른 변형에 따라 변화하는 물성을 해석하는데 이용될 수 있다, 보다 상세하게는 물성 해석 프로그램에 input 모델로 사용되어 실제로 실험을 하지 않고도 시뮬레이션을 통해 물질의 물성을 예측하는 것이 가능하게 되는 것이다.The deformed polycrystalline graphene atomic model thus generated can be used to analyze physical properties that vary with strain. More specifically, it can be used as an input model to a physical property analysis program, It becomes possible to predict the physical properties.
한편, 이상에서 살펴본 본 발명에 의한 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법은 구현되어 컴퓨터나 서버 등과 같은 디지털 처리 장치에 설치되어 구현될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 컴퓨터 장치나 별도의 장치 등으로 구현되는 것도 가능할 것이다.Meanwhile, the modified polycrystalline graphene atom model generation method according to the present invention may be implemented and installed in a digital processing apparatus such as a computer or a server. Also, it may be implemented as a computer device or a separate device as described above.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the relevant art that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. The appended claims are to be considered as falling within the scope of the following claims.
Claims (21)
다결정 그래핀 원자 모델을 생성하는 단계;
상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 모제(substrate)에 대한 정보를 이용하여 분자 동력학 계산을 수행하는 단계; 및
상기 계산된 분자 동력학의 결과를 상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 적용하여 상기 다결정 그래핀 원자 모델을 변형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법.
A method for producing a modified polycrystalline graphene atom model,
Generating a polycrystalline graphene atomic model;
Performing molecular dynamics calculation using the information about the substrate in the generated polycrystalline graphene atomic model; And
And applying the result of the calculated molecular dynamics to the generated polycrystalline graphene atomic model to modify the polycrystalline graphene atomic model.
상기 다결정 그래핀 원자 모델을 생성하는 단계는,
각각의 결정들의 중심 좌표를 설정하는 단계;
상기 각각의 결정들의 격자 방향을 설정하는 단계;
각각의 결정들의 결정 구조를 형성하는 단계;
상기 형성된 결정 구조에서 각각의 원자들이 상기 각각의 결정 구조의 내부 또는 결정의 경계에 있는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단된 정보를 이용하여 각각의 결정들에 포함되는 원자들의 개수 및 좌표 정보를 저장하고 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of generating the polycrystalline graphene atomic model comprises:
Setting the center coordinates of each of the crystals;
Setting a grating direction of each of the crystals;
Forming a crystal structure of each of the crystals;
Determining whether each of the atoms in the formed crystal structure is in the interior of each of the crystal structures or at the boundary of the crystal; And
And storing and outputting the number of atoms and coordinate information included in each of the determinations using the determined information.
상기 각각의 결정들의 중심 좌표를 설정하는 단계는,
전체 모델의 크기 및 결정의 개수에 대한 정보를 입력받아 수행되는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein setting the center coordinates of each of the crystals comprises:
Wherein the information about the size of the entire model and the number of the determinations is input to the deformed polycrystalline graphene atom model.
상기 결정의 개수가 N개이면, 상기 각각의 결정들의 중심 좌표를 설정하는 단계는 N개만큼 좌표들을 난수를 발생하여 수행하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법.
The method of claim 3,
And if the number of the crystals is N, setting the center coordinates of each of the crystals is performed by generating N number of coordinates by generating a random number.
상기 결정의 개수가 N개이면, 상기 상기 각각의 결정들의 격자 방향을 설정하는 단계는 N개만큼의 회전각들을 난수로 발생하여 수행하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법.
The method of claim 3,
Wherein when the number of the crystals is N, setting the lattice direction of each of the crystals is performed by generating N number of rotation angles as a random number.
상기 각각의 결정들의 결정 구조를 형성하는 단계는,
상기 각각의 결정들에 대한 기본결정구조를 생성하고, 그 구조의 중심을 이동하여 형성하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein forming the crystal structure of each of the crystals comprises:
Wherein a base crystal structure for each of the crystals is generated, and the center of the structure is moved and formed.
상기 각각의 결정들의 결정 구조를 형성하는 단계는,
상기 결정이 중복되는 경계의 두께에 대한 정보를 입력받아 수행되는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein forming the crystal structure of each of the crystals comprises:
Wherein the determination is performed by receiving information on the thickness of the boundary where the determination is overlapped.
상기 판단된 정보를 이용하여 각각의 결정들에 포함되는 원자들의 개수 및 좌표 정보를 저장하고 출력하는 단계는,
하나의 원자에 대하여 주변 결정이 둘 이상이면 본 결정지수와 주변 결정지수를 설정하고, 본 결정지수가 주변 결정지수보다 작으면 Z축의 값을 음수로, 본 결정지수가 주변 결정지수보다 크면 Z축의 값을 양수로, 본 결정지수가 주변 결정지수와 같으면 Z축의 값을 0으로 설정하여 수행되는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법.
3. The method of claim 2,
And storing and outputting the number of atoms and coordinate information included in each of the determinations using the determined information,
If the decision index is less than the surrounding decision index, the value of the Z axis is negative, and if the decision index is greater than the surrounding decision index, the decision index of the Z axis Value is positive and the value of the Z-axis is set to 0 if the decision index is equal to the surrounding decision index.
상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 모제에 대한 정보를 이용하여 분자 동력학 계산을 수행하는 단계는,
상기 모제는 그래핀의 아래(음수 영역)에 존재하는 것으로 가정하고 상기 그래핀 탄소 원자간의 포텐셜(potential)과 상기 탄소 원자와 모제 사이의 Lennard-Jones 포텐셜에 대한 계산을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법.
The method according to claim 1,
The step of performing the molecular dynamics calculation using the information about the parent material in the generated polycrystalline graphene atomic model may include:
Characterized in that the parent agent is carried out through the calculation of the potential between the graphene carbon atoms and the Lennard-Jones potential between the carbon atoms and the parent agent, assuming that the parent agent is present below the graphene (negative region) A method of generating a modified polycrystalline graphene atomic model.
상기 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법은,
상기 계산된 분자 동력학의 결과를 상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 적용하여 상기 다결정 그래핀 원자 모델을 변형하는 단계를 수행한 후,
상기 탄소 원자들의 z좌표가 변화하다가 더 이상의 변화가 발생하지 않으면 변형된 다결정 그래핀 원자 모델의 모든 원자들의 좌표를 각각 저장하고 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법.
10. The method of claim 9,
The modified polycrystalline graphene atomic model generation method includes:
Applying the result of the calculated molecular dynamics to the generated polycrystalline graphene atomic model to modify the polycrystalline graphene atomic model,
Further comprising the step of storing and outputting the coordinates of all atoms of the modified polycrystalline graphene atomic model when the z coordinates of the carbon atoms change and no further changes occur. Way.
다결정 그래핀 원자 모델을 생성하는 다결정 그래핀 원자 모델 생성부;
상기 다결정 그래핀 원자 모델 생성부에서 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 모제(substrate)에 대한 정보를 이용하여 분자 동력학 계산을 수행하는 분자 동력학 계산부; 및
상기 계산된 분자 동력학의 결과를 상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 적용하여 상기 다결정 그래핀 원자 모델을 변형하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 장치.
A deformed polycrystalline graphene atom model generation apparatus comprising:
A polycrystalline graphene atom model generating unit for generating a polycrystalline graphene atom model;
A molecular dynamics calculation unit for performing molecular dynamics calculation using the information about the substrate in the polycrystalline graphene atom model generated by the polycrystalline graphene atom model generation unit; And
And an output unit for applying the result of the calculated molecular dynamics to the generated polycrystalline graphene atomic model to transform the polycrystalline graphene atomic model.
상기 다결정 그래핀 원자 모델 생성부는,
각각의 결정들의 중심 좌표를 설정하는 중심 좌표 설정부;
상기 각각의 결정들의 격자 방향을 설정하는 격자 방향 설정부;
상기 각각의 결정들의 결정 구조를 형성하는 결정 구조 형성부;
상기 결정 구조 형성부에서 형성된 결정 구조에서 각각의 원자들이 상기 각각의 결정 구조의 내부 및 결정의 경계에 있는지 여부를 판단하는 판단부; 및
상기 판단부에서 판단된 정보를 이용하여 각각의 결정들에 포함되는 원자들의 개수 및 좌표 정보를 저장하고 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 장치.
12. The method of claim 11,
The polycrystalline graphene atomic model generation unit may include:
A center coordinate setting unit for setting center coordinates of the respective crystals;
A grating direction setting unit for setting a grating direction of each of the crystals;
A crystal structure forming part forming a crystal structure of each of the crystals;
A determination unit determining whether or not each of the atoms in the crystal structure formed in the crystal structure forming unit is within the respective crystal structures and at the boundaries of the crystals; And
And an output unit for storing and outputting the number of atoms and coordinate information included in each of the determinations using the information determined by the determination unit.
상기 중심 좌표 설정부에서 상기 각각의 결정들의 중심 좌표를 설정하는 것은,
전체 모델의 크기 및 결정의 개수에 대한 정보를 입력받아 수행되는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 장치.
13. The method of claim 12,
Setting the center coordinates of the respective crystals in the center coordinate setting unit,
The information on the size of the entire model and the number of the crystals is input to the transformed polygonal graphene atom model generator.
상기 결정의 개수가 N개이면, 상기 중심 좌표 설정부는 N개만큼 좌표들을 난수를 발생하여 상기 결정들의 중심 좌표 설정을 수행하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 장치 .
14. The method of claim 13,
Wherein if the number of the crystals is N, the center coordinate setting unit generates a random number of N coordinates to perform center coordinate setting of the crystals.
상기 결정의 개수가 N개이면, 상기 격자 방향 설정부는 N개만큼의 회전각들을 난수로 발생하여 상기 결정들의 격자 방향 설정을 수행하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 장치.
14. The method of claim 13,
Wherein when the number of the crystals is N, the lattice direction setting unit generates N number of rotation angles as a random number to perform setting of the grating direction of the crystals.
상기 결정 구조 형성부에서 각각의 결정들에 대한 크기에 따른 결정 구조를 형성하는 것은,
상기 각각의 결정들에 대한 기본결정구조를 생성하고, 그 구조의 중심을 이동하여 형성하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 장치.13. The method of claim 12,
The formation of a crystal structure according to the size of each crystal in the crystal structure forming unit is performed by,
Wherein a base crystal structure for each of the crystals is generated, and the center of the structure is moved and formed.
상기 결정 구조 형성부에서 각각의 결정들에 대한 크기에 따른 결정 구조를 형성하는 것은,
상기 결정이 중복되는 경계의 두께에 대한 정보를 입력받아 수행되는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 장치.
13. The method of claim 12,
The formation of a crystal structure according to the size of each crystal in the crystal structure forming unit is performed by,
Wherein the determination is performed on the basis of information on the thickness of the boundary where the determination is overlapped.
상기 출력부에서 상기 판단된 정보를 이용하여 각각의 결정들에 포함되는 원자들의 개수 및 좌표 정보를 저장하고 출력하는 것은,
하나의 원자에 대하여 주변 결정이 둘 이상이면 본 결정지수와 주변결정지수를 설정하고, 본 결정지수가 주변 결정지수보다 작으면 Z축의 값을 음수로, 본 결정지수가 주변 결정지수보다 크면 Z축의 값을 양수로, 본 결정지수가 주변 결정지수와 같으면 Z축의 값을 0으로 설정하여 수행하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 장치.
13. The method of claim 12,
Storing and outputting the number of atoms and coordinate information included in each of the determinations using the determined information in the output unit,
If the decision index is less than the surrounding decision index, the value of the Z axis is negative, and if the decision index is greater than the surrounding decision index, the decision index of the Z axis Value is positive and the value of the Z-axis is set to 0 if the decision index is equal to the surrounding decision index.
상기 분자 동력학 계산부에서 상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 모제에 대한 정보를 이용하여 분자 동력학 계산을 수행하는 것은,
상기 모제는 그래핀의 아래(음수 영역)에 존재하는 것으로 가정하고 상기 그래핀 탄소 원자간의 포텐셜(potential)과 상기 탄소 원자와 모제 사이의 Lennard-Jones 포텐셜에 대한 계산을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 장치.
12. The method of claim 11,
Performing the molecular dynamics calculation using the information about the parent material in the generated polycrystalline graphene atomic model in the molecular dynamics calculation unit,
Characterized in that the parent agent is carried out through the calculation of the potential between the graphene carbon atoms and the Lennard-Jones potential between the carbon atoms and the parent agent, assuming that the parent agent is present below the graphene (negative region) Modified Polycrystalline Graphene Atomic Model Generator.
상기 출력부는,
상기 계산된 분자 동력학의 결과를 상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 적용하여 상기 다결정 그래핀 원자 모델을 변형하고, 상기 탄소 원자들의 z좌표가 변화하다가 더 이상의 변화가 발생하지 않으면 변형된 다결정 그래핀 원자 모델의 모든 원자들의 좌표를 각각 저장하고 출력하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 장치.
12. The method of claim 11,
The output unit includes:
Applying the result of the computed molecular dynamics to the generated polycrystalline graphene atomic model to modify the polycrystalline graphene atomic model and if the z coordinate of the carbon atoms change and no further changes occur, And stores and outputs coordinates of all the atoms of the atomic model.
다결정 그래핀 원자 모델을 생성하는 단계;
상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 모제(substrate)에 대한 정보를 이용하여 분자 동력학 계산을 수행하는 단계; 및
상기 계산된 분자 동력학의 결과를 상기 생성된 다결정 그래핀 원자 모델에 적용하여 상기 다결정 그래핀 원자 모델을 변형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 다결정 그래핀 원자 모델 생성 방법을 구현하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체.A recording medium recording a program for implementing a method of generating a modified polycrystalline graphene atom model,
Generating a polycrystalline graphene atomic model;
Performing molecular dynamics calculation using the information about the substrate in the generated polycrystalline graphene atomic model; And
And applying the result of the calculated molecular dynamics to the generated polycrystalline graphene atomic model to modify the polycrystalline graphene atomic model. Recording medium.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170182733A KR102030557B1 (en) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | Apparatus and method for making crumpled polycrystal graphene atomic model and record media recorded program for realizing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170182733A KR102030557B1 (en) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | Apparatus and method for making crumpled polycrystal graphene atomic model and record media recorded program for realizing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190080341A true KR20190080341A (en) | 2019-07-08 |
| KR102030557B1 KR102030557B1 (en) | 2019-10-10 |
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ID=67256771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170182733A KR102030557B1 (en) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | Apparatus and method for making crumpled polycrystal graphene atomic model and record media recorded program for realizing the same |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR102030557B1 (en) |
-
2017
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| B. Mantisi, "Generation of polycrystalline material at the atomic scale", Computational Materials Science 118, pp.245-250, 2016.03.29.* * |
| B. Mortazavi 외, "Atomic modeling of mechanical properties of polycrystalline graphene", Nanotechnology 25, 2014.05.02.* * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102030557B1 (en) | 2019-10-10 |
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