Накопичення дефектів за умови каскаду ушкоджень обговорено в поняттях кінетичних реакцій, що враховують кластероутворення, рекомбінацію, міграцію й анігіляцію дефектів на стоках. Результати розрахунків за методом Монте-Карло узгоджуються з експериментальними результатами.

Процес кристалізації нанокластерів Ni досліджено за допомогою методу молекулярної динаміки з використанням потенціалів сильного зв'язку. Відзначено залежність процесу формування структури кластера від умов охолодження. Під час повільного охолодження спостережено формування ГЦК-структури, під час швидкого охолодження в частині досліджень відзначено утворення метастабільної ікосаедричної структури. Таким чином, проведене моделювання вказує на можливість деякого контролю над формуванням структури кластерів Ni в разі кристалізації.

Запропоновано компьютерну модель, яка описує міграцію та взаємодію дефектів, що залишилися на поверхні металу після опромінення високоенергетичними іонами. У минулому, нагромадження дефектів під час опромінення охоплювалося, головним чином, у наближенні теорії хімічних коефіцієнтів, у якій кластери з дефектів обох сортів (вакансії та міжвузля) були нерухомі. Ця картина є занадто простою, для опису кінетики дефектів у каскаді, де утвориться безліч кластерів, що характеризуються різними властивостями. Альтернативним шляхом є комп'ютерне моделювання методом Монте-Карло, що дозволяє детально досліджувати точкові дефекти та їх комплекси. Дифузію кластерів ураховано цілком і вивчено роль одновимірного ковзання міжвузловинних кластерів, що дозволяє більш повно перевірити закономірності, які впливають на міграцію та взаємодію радіаційних дефектів.

Процесс кристаллизации нанокластеров Ni исследован методом молекулярной динамики с использованием tight-binding-потенциалов. Отмечена зависимость процесса формирования структуры кластера от условий охлаждения. При медленном охлаждении наблюдалось преимущественное формирование ГЦК-фазы, при быстром охлаждении в большинстве случаев отмечено образование икосаэдрической структуры. Проведенное моделирование указывает на возможность некоторого контроля формирования структуры кластеров Ni при кристаллизации.

Изучена возможность использования единичных нанокластеров Cu и Ni в качестве отдельных битов информации в устройствах памяти, построенных на принципе изменения фазового состояния носителя. Для этого на основе потенциала сильной связи проведено моделирование методом молекулярной динамики процессов структурообразования наночастиц данных металлов диаметром от 1,6 до 3,6 нм. Исследовано влияние различных условий кристаллизации на формирование внутреннего строения металлических нанокластеров. Сделан вывод, что характерной особенностью структурообразования в процессе кристаллизации является четко различимое влияние размера частицы на стабильность той или иной изомерной модификации. Определен предельный размер наночастицы, при котором еще возможен необходимый для записи информации структурный переход порядок - беспорядок.

Исследованы границы термической стабильности исходной ГЦК-фазы в кластерах алюминия и свинца диаметром до 3 нм с помощью метода молекулярной динамики с использованием модифицированного потенциала сильной связи TB-SMA. Показано, что под действием температурного фактора в малых кластерах Al и Pb происходит переход из начальной ГЦК-фазы в иные структурные модификации, в том числе и с пентагональной симметрией. С ростом размера наночастиц наблюдается смещение температуры политипного перехода к температуре плавления кластера. Определено, что для кластеров алюминия, в отличие от кластеров свинца, большую роль в формировании структуры играют геометрические "магические" числа.