Fe_(14)T_2(T=Cr,Mn,Co,Ni)二元合金结构与力学性质的第一性原理研究

运用以密度泛函理论为基础的投影缀加波方法,研究Fe_(14)T_2(T=Cr,Mn,Co,Ni)二元合金不同相结构的总能、磁性和力学性质.结果表明,Fe_(14)T_2(T=Cr,Mn,Co,Ni)二元合金的体心立方相(bcc相)的铁磁态能量最低,应为体系的基态.铁磁性的面心立方相(fcc相)具有高自旋和低自旋的特性,而反铁磁性的fcc相具有更低的能量,相对铁磁态更为稳定.弹性常数的计算表明,铁磁性fcc相的HS态和铁磁Fe_(14)Ni_2fcc相LS态在力学上不稳定,其他相均在力学上稳定.     

强磁场中纳米无机半导体/有机低维复合结构中束缚态的研究

采用最佳微扰的方法,对强磁场中无机半导体/有机低维复合结构中束缚态的跃迁能量在理论上进行了计算.结果表明,在强耦合条件下,这种束缚态的基态与低激发态的跃迁能量是耦合常数和磁场强度的函数,跃迁能量随耦合常数的增加而增大,磁场强度不同时跃迁能量也发生变化,并且质量比σ=me/mh对跃迁能量也有影响.     

强耦合表面极化子的基态能量

研究了强耦合表面极化子基态的性质 ,采用Landau -Pekar变分法计算强耦合表面极化子的基态能量 ,讨论基态能量与电子—声子耦合常数的依赖关系     

计算典型结构金属元素空位形成能的新方法

在Tiwari和Patil计算空位形成能的模型基础上,对金属表面能的计算方法进行了改进,计算了面心立方(fcc)、体心立方(bcc)、密排六方(hcp)典型金属的空位形成能,并引入能量修正因子,可使理论计算结果与实验值基本一致,对fcc, bcc, hcp结构金属的能量修正因子分别取1.292,1.265和1.357,可以比较精确地计算fcc, bcc, hcp金属的空位形成能.     

矢量重味介子的径向激发态

改进了D~*D_π和B~*B_π基态强耦合常数g_(D~*D_π)和g_(B~*B_π)的计算,首次提出了一个在矢量重味介子径向激发态情况下相应的强耦合常数g_(D~*'D_π)和g_(B~*'B_π)的QCD研究。利用D→π和B→π形状因子的光锥求和规则预言,并结合实验数据先分别拟合基态耦合常数g_(D~*D_π)和g_(B~*B_π),进而将基态耦合常数作为输入参数分别拟合耦合常数g_(D~*'D_π)和g_(B~*B_π)。数值结果:g_(D~*D_π)=18.40_(-5.44)~(+6.42)和g_(B~*B_π)=44_(-3.37)~(+6.09),g_(D~*'D_π)=-13.30_(-3.15)~(+3.09)和g_(B~*'B_π)=-27.90_(-3.10)~(+3.77)。研究结果可以直接应用于具有一个D_π末态的B介子两体和三体衰变的理论研究。     

通过形变势强耦合的一维电子声学声子系统的能量

本文计算了通过形变势作用的一维强耦合电子-声学声子系统的基态能量。采用一个简单的么正变换和变分法,得到一个新的哈密顿量,对这个哈密顿量可以用微扰理论处理,零级近似下的基态能量为 E_0=-8/3π~2a~2ms~2.     

极化率“几何平均值”分析与三维强关联费米子系统的相分离

提出用粒子数密度极化率的“几何平均”刻画强关联费米子系统的非高斯关联效应. 先用准高斯近似方法求出巨热力学势的参数方程表达形式, 再讨论一般热力学性质. 对称性幺正费米子系统的基态能量与理想无相互作用的基态能量的比值给出了普适常数 的定义, 利用准高斯近似方法得到的x = 4/9, 与部分实验或蒙特卡罗结果精确一致. 对于极化的幺正费米子基态, 物理化学势能通过一个非线性变换与无相互作用费米气体的费米动能相联系. 三维幺正费米子相分离的状态方程给出了临界极化比率dC与普适常数x的解析关系： dC = [1-（1-x ）6/5]/[1＋（1-x ）6/5]. 所得临界极化率dC ≈ 0.34与实验精确一致, 而且基态能量标度函数 与蒙特卡罗数值模拟行为符合.     

NH自由基基态及低激发态从头算研究

本文用耦合簇理论中的CCSD(T)方法和二次组态相互作用中的QCISD(T)方法并结合aug-cc-pv5z基组对NH自由基的基态和激发态进行从头计算研究. 我们拟合出了NH自由基基态和低激发态的势能函数, 以得到势能函数为基础计算出了NH自由基相应态的光谱常数, 并与实验值进行比较, 发现误差比较小; 通过求解NH自由基基态及激发态的径向Schrödinger方程, 得到了NH自由基在转动量子数J=0时基态及低激发态的振动能级及离心畸变常数.     

量子点中的磁极化子:压缩态变分法

采用基于逐次正则变换的变分方法研究了利用单模压缩态变换处理双线性项的情况下抛物量子点中磁极化子的基态能量．讨论了在弱耦合情况下，受限长度，回旋频率，电子一声子耦合常数与基态能量的依赖关系．     

声子色散和磁场对极化子基态的影响

采用线性组合算符和幺正变换的方法,得出极化子基态能量与色散系数、耦合强度以及磁场强度之间的关系.数值计算表明：对弱耦合极化子,振动频率λ随磁场强度的增大而单调增大;基态能量E0随磁场强度增大而增大、随耦合系数α增大而单调下降、随色散系数γ增大而减小.对强耦合极化子,基态能量E0随磁场强度增大而增大、随耦合系数α增大而单调下降、与声子色散无关.     

金属元素镁高压属性的第一性原理研究

通过第一性原理计算方法，研究了金属元素镁在高压下的电子属性。电子性质的计算指出，镁的三个高压结构体心立方（bcc）、面心立方（fcc）和简单六角（sh）都是金属相结构，但其金属性比常压结构六角密堆（hcp）弱；通过与镁常压电子结构比较可知，d带贡献的增加以及p-d杂化的增强可能是高压下镁金属性降低的一个原因。镁高压fcc和sh结构的电子局域函数（ELF）通过与常压hcp结构以及高压fcc、sh结构的ELF比较，发现镁的这两个高压结构的价电子被高度排挤到晶格间隙区域，这一特殊现象与其他碱金属和碱土金属元素锂、钠、钾以及钙相似。     

金属Hf的电子结构和物理性质

依据金属单原子理论（ＯＡ） 确定了密排六方结构（ｈｃｐ） αＨｆ 的电子结构为［Ｘｅ］（５ｄｎ）０ ．３６８０（５ｄｃ）２．０４１ ４（６ｓｃ）１．４０６ ６（６ｓｆ）０．１８４０ ,通过计算得到了其势能曲线、晶格常数、结合能、弹性和热膨胀系数随温度的变化,对其体心立方结构（ｂｃｃ）和面心立方结构（ｆｃｃ）初态特征晶体和初态液体的电子结构进行了研究,分析了ｆｃｃ 结构的Ｈｆ 不能以纯组元的形式在自然界中存在的原因,得到了不同晶体结构Ｈｆ 的结构参数和性能参数,为金属Ｈｆ 及其相关材料的理论设计提供了完整的数据资料．     

Solid solution or amorphous phase formation in TiZr-based ternary to quinternary multi-principal-element films

TiZr-based multicomponent metallic films composed of 3–5 constituents with almost equal atomic concentrations were prepared by cosputtering of pure metallic targets in an Ar atmosphere.X-ray diffraction was employed to determine phase composition,crystalline structure,lattice parameters,texture and crystallite size of the deposited films.The deposited films exhibited only solid solution(fcc,bcc or hcp) or amorphous phases,no intermetallic components being detected.It was found that the hcp structure was stabilized by the presence of Hf or Y,bcc by Nb or Al and fcc by Cu.For the investigated films,the atomic size difference,mixing enthalpy,mixing entropy,Gibbs free energy of mixing and the electronegativity difference for solid solution and amorphous phases were calculated based on Miedema’s approach of the regular solution model.It was shown that the atomic size difference and the ratio between the Gibbs free energies of mixing of the solid solution and amorphous phases were the most significant parameters controlling the film crystallinity.     

中等强度磁场中氢原子能级的计算

借助角动量耦合理论在耦合表象中导出了中等磁场中氢原子哈密顿的对角元和非对角元的一般表达式,给出了考虑电子自旋与外磁场作用情形下氢原子在中等磁场中的能级结构的一般理论,具体计算了在中等磁场中氢原子n=5能级的结构.     

第一性原理研究Mg(16-x)Tix(x=1-16)合金的晶体结构和力学性质

设计力学性能良好的新型镁钛合金对于促进汽车工业、固态储氢材料以及生物复合材料具有重要的意义. 本文基于第一性原理计算, 以能量为判据, 筛选出了Mg(16-x)Tix(x=1~16)每个组分下最稳定的晶体结构, 同时通过形成能、声子谱以及弹性常数对相对稳定的Mg15Ti1, Mg2Ti2, Mg1Ti15晶体结构进行了详细的研究. 研究结果表明镁钛合金是不相溶的, 形成的结构均为亚稳态结构且是热力学稳定的, 此外钛含量的增加有利于增加镁钛合金的硬度以及延展性, 这与实验结果一致, 但是会降低共价键的强度.     

极端临氢环境金属材料力学性能数据库开发及应用

 石化和氢能领域中高压氢系统承载件在制造残余影响、高压氢气和复杂载荷耦合作用下易发生氢致损伤。为确保高压氢系统长期、稳定、安全、可靠地运行,亟需为高压氢系统产品开发提供材料性能基础数据。本文从数据独立性和易扩展性方面入手,结合前期高压氢环境中材料实验数据(慢应变速率拉伸实验、断裂韧性实验和疲劳裂纹扩展实验),基于VB 编程语言开发了高压氢环境金属材料力学性能数据库。结合国内外学者的研究对数据库应用进行了分析,展示了数据库收录金属材料氢脆数据的多面性和全面性。     

Structure and bandgap closure in dense hydrogen

The possibility that steadily compressed hydrogen might undergo a transition from a proton-paired insulator to a monatomic metal was first suggested in 1935. But experimental realization of metallic hydrogen in solid form has remained elusive, despite studies at pressures as high as 342 GPa. The pairing structure is known to be robust (from the persistence of its associated vibron mode), leading to the suggestion of an alternative route to the metallic state, involving a band-overlap transition in which the pairing is preserved. Here we report density functional calculations within the local density approximation that predict a range of densities for hydrogen where a paired or molecular metallic state may be energetically preferred. The transition to this metallic state is naturally associated with the closing of an overall bandgap; but the pressures required to effect the transition are shown to change significantly when the gaps are corrected by approximate inclusion of many-electron effects. The implication is that a complete resolution of the structural and phase problem in dense hydrogen may require methods beyond the local density approximation.     

金纳米微粒晶格畸变和结合能的尺寸形状效应

利用紧束缚分子动力学的方法,模拟了球形和立方体金纳米微粒的最近邻原子间距以及结合能. 研究表明,原子数为108, 256的立方体纳米微粒的稳定结构是非晶态,而其他尺寸的球形和立方体形微粒则是面心立方结构. 对于晶态结构,在一定的形状下,金纳米微粒的最近邻原子间距以及结合能随着微粒尺寸的减小而降低;而在微粒原子数一定时,球形金纳米微粒的最近邻原子间距以及结合能的变化量分别要小于立方体形微粒的相应变化量. 由于晶体-非晶转变对于最近邻原子间距的影响非常明显,因此最近邻原子间距可以作为晶态和非晶态纳米微粒的一个判据. 通过线性拟合模拟数据, 定量地给出了形状对于最邻近原子间距变化量的贡献为总变化量的2%,而对于结合能的贡献为总变化量的15%. 本文模拟的最近邻原子间距的数值与文献上报道的实验结果符合得很好.     

A superconductor to superfluid phase transition in liquid metallic hydrogen

Although hydrogen is the simplest of atoms, it does not form the simplest of solids or liquids. Quantum effects in these phases are considerable (a consequence of the light proton mass) and they have a demonstrable and often puzzling influence on many physical properties, including spatial order. To date, the structure of dense hydrogen remains experimentally elusive. Recent studies of the melting curve of hydrogen indicate that at high (but experimentally accessible) pressures, compressed hydrogen will adopt a liquid state, even at low temperatures. In reaching this phase, hydrogen is also projected to pass through an insulator-to-metal transition. This raises the possibility of new state of matter: a near ground-state liquid metal, and its ordered states in the quantum domain. Ordered quantum fluids are traditionally categorized as superconductors or superfluids; these respective systems feature dissipationless electrical currents or mass flow. Here we report a topological analysis of the projected phase of liquid metallic hydrogen, finding that it may represent a new type of ordered quantum fluid. Specifically, we show that liquid metallic hydrogen cannot be categorized exclusively as a superconductor or superfluid. We predict that, in the presence of a magnetic field, liquid metallic hydrogen will exhibit several phase transitions to ordered states, ranging from superconductors to superfluids.     

阳极弧放电等离子体制备镍纳米粉末

根据阳极弧放电等离子体方法制备金属纳米粉末的基本物理原理,运用自行研制的实验装置制备得到镍纳米粉,并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(ED)等测试手段对制得的样品的化学成分、形貌、晶体结构、粒度及其分布进行性能表征.结果表明所制得的镍纳米粉的晶格结构与相应的块物质相同,为fcc相结构.平均粒径为47nm,粒径范围在20～70nm,纯度高.