GaAs纳米晶体压致相变的尺寸模型

基于晶体相变压力和结合能的关系,提出了一种简单的热力学模型计算尺寸依赖的纳米晶体压致相变压力.根据该模型研究了GaAs纳米晶体压致相变的尺寸效应,结果表明GaAs纳米晶体稳定性的下降导致其相变压力随尺度的减小而降低.当尺寸进一步减小时,纳米晶体的相变压力随着尺寸减小急剧降低,显示了强烈的尺寸效应.该模型计算结果与分子动力学模拟结果显示了较好的一致性.     

银纳米线熔化过程的分子动力学模拟

采用分子动力学方法和量子修正的Sutton-Chen（QSC）多体势研究了不同尺寸的银纳米线的熔化动力学过程．模拟结果表明；银纳米线的熔点要比银的体材料的熔点低得多，并且与纳米线的直径的倒数成线性关系，当纳米线的直径越大时，其熔点越高，表现出了明显的尺寸效应．银纳米线的熔化过程首先从表面开始，并逐步向内部发展，直至核心区域．当温度高于熔点时，银纳米线逐渐熔化、断裂，最后形成球形团簇．     

缺陷预熔化现象的晶体相场模拟

【目的】研究外应变作用下BCC晶体中晶界和位错的预熔化现象,揭示晶界预熔化的机理。【方法】构建包含外力场与晶格原子密度耦合作用项的三维体系自由能函数,并建立以温度为主要参数的晶体相场模型,模拟三维情况下某一平面的晶界和位错的预熔现象。【结果】随着温度的升高,位错熔解的区域不断扩大,在接近熔点温度时晶界处的位错首先诱发晶界出现预熔化现象;当熔解趋于稳定后,在应力作用下,开始出现位错滑移现象,同一水平直线上的一组位错对相互靠近,最终湮没变为一个完整晶界。【结论】体系的温度影响并决定位错的熔解。体系温度越高,位错处的熔解就越容易进行。     

GaAs纳米颗粒快速熔化过程的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟1×1011K/s熔速下理想闪锌矿结构GaAs纳米颗粒(NPs)快速熔化过程中的微观结构演变,并采用径向分布函数、平均原子势能、平均配位数和可视化等方法对熔化过程中的微观结构变化进行分析。结果表明,高温下As容易以As蒸汽形式脱离体系;GaAs NPs依赖晶格极化、变形来减少过高的表面势能;由于颗粒不同位置上原子的势能大不相同,导致各区域熔化所需外界提供能量大小有所差异,GaAs NPs呈现出阶段性、区域性的熔化现象; GaAs NPs中部分闪锌矿结构的极化扭曲导致体系中纤锌矿结构形成。     

Fe、Al纳米粒子熔化过程结构转变的分子动力学研究

采用分子动力学方法结合嵌入原子势函数,应用势能、共近邻技术分析方法,研究了原子数为147、309和561的正二十面体(ICO),正十面体(Dh)和立方八面体(CO)的Fe、Al纳米粒子的熔化行为.结果表明,原子数为147、309、561的ICO结构的Fe、Al纳米粒子在熔化前保持原有结构;Dh与CO结构的Al纳米粒子在熔化前向ICO结构转变,ICO结构比Dh结构和CO结构更稳定.     

单晶Al熔化的分子动力学模拟

采用Adams嵌入原子势(EAM),利用分子动力学方法对单晶Al的熔化过程进行了模拟,分析了Al样品体熔化过程中结构、能量的变化及表面熔化过程中固-液界面的移动情况.模拟的结果表明:对于Al样品体熔化过程,体系的体积和内能在1 205K发生突变;通过计算1 000-1 200K下Al的表面熔化速度,得出热力学熔点为985K,与存在的实验结果基本吻合.     

Pt纳米颗粒几何特征与结构稳定性的原子尺度研究

基于金属纳米颗粒的几何特征及其幻数结构构建了一系列不同粒径和形貌的Pt纳米颗粒,利用改进分析型嵌入原子势与淬火分子动力学模拟研究了其结构稳定性.一方面揭示了各表面位比例、比表面积、平均配位数与粒径、形貌的定量关系;另一方面预测了晶体结构Pt纳米颗粒的平均原子结合能与颗粒尺寸的线性关联;二十面体形貌具有最密排的表面,尺寸较小时表面能的贡献使之成为首选结构,但大尺寸时应变能使之最不稳定;由于应变能的释放,晶态截切多面体小颗粒的稳定性与二十面体相仿,尺寸增大时具有最高稳定性.     

Pt纳米颗粒几何特征与结构稳定性的原子尺度研究

基于金属纳米颗粒的几何特征及其幻数结构构建了一系列不同粒径和形貌的Pt纳米颗粒,利用改进分析型嵌入原子势与淬火分子动力学模拟研究了其结构稳定性。一方面揭示了各表面位比例、比表面积、平均配位数与粒径、形貌的定量关系;另一方面预测了晶体结构Pt纳米颗粒的平均原子结合能与颗粒尺寸的线性关联;二十面体形貌具有最密排的表面,尺寸较小时表面能的贡献使之成为首选结构,但大尺寸时应变能使之最不稳定;由于应变能的释放,晶态截切多面体小颗粒的稳定性与二十面体相仿,尺寸增大时具有最高稳定性。     

FeO熔化曲线的分子动力学模拟

利用壳层模型分子动力学方法,研究了高温高压条件下FeO的熔化温度,同时还计算了温度在300K及压强上升到140 GPa时FeO的状态方程.作者在研究中,考虑了分子动力学模拟熔化存在的过热现象,通过晶体的现代熔化理论,对FeO的分子动力学模拟熔化温度进行了修正,获得了高温高压下FeO正确的熔化温度.因此,为常压下利用壳层模型分子动力学研究物质熔化提供了一种较好的方法,该方法亦可进一步推广应用到其它物质的高压熔化研究工作.     

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.     

浅析高压下影响熔化线位置及过热量的因素

晶体表面或内界面的存在决定了热力学熔化进程,阻止液体在晶体表面的非均匀形核,可实现晶体的过热;冲击波加载的速度越快,熔化曲线偏离平衡熔化曲线的幅度越大.材料势垒和加热速度共同决定过热量的极限值;选取不同的热力学路径,过热量的量值发生变化.     

钛基二元纳米合金形成焓的尺寸效应

基于计算合金形成焓的改进Miedema模型和考虑纳米颗粒表面效应,研究了钛基二元纳米合金形成焓的尺寸和成分效应.计算结果表明钛基二元合金纳米颗粒的形成焓依赖颗粒尺寸,显示了明显的尺寸效应.纳米颗粒的形成焓随粒径的减小而增大,当粒径减小到某一临界尺寸时,纳米合金的形成焓由负值转变为正值,从而降低了纳米颗粒的热稳定性.当颗粒粒径小于10 nm时,纳米颗粒发生成分聚集,这种成分聚集发生的趋势取决于纳米合金的表面形成焓.     

金属超细颗粒热力学统计性质的量子尺寸效应

根据热力学统计理论证明,当计入量子尺寸效应时,由颗粒的尺寸及颗粒表面曲率决定的压力而引起振动谱的重整化,使半径为R的球形金属超细颗粒的德拜温度发生变化。随着颗粒尺寸的减小,颗粒的德拜温度与大块金属德拜温度的比值将减小,当颗粒的尺寸足够大时,其德拜温度趋近于大块金属的德拜温度。     

神经网络建模计算稀土卤化物的熔化焓

采用人工神经网络（ＡＮＮ）方法研究了稀土氟化物、氯化物、溴化物和碘化物的熔化焓与离子键参数之间的关系,由２５组文献数据建立了预报稀土卤化物熔化焓的统一模型,并预报了其他４５个稀土卤化物的熔化焓。ＡＮＮ模型计算结果与已有文献数据吻合,没有实验数据报道的预报结果也显示出良好的规律性,说明人工神经网络建模预报化合物的熔化焓是一种有效的方法。     

分子动力学模拟中的钠基蒙脱石尺寸参数选取及其影响

蒙脱石作为主要的亲水性黏土矿物,因其特殊性质对岩土体工程性质有重要影响.分子动力学模拟为深入探究蒙脱石特性提供了有效手段,而分子模型的尺寸直接影响其模拟结果.基于LAMMPS软件及Paracloud超算云平台,从蒙脱石晶胞的力学特征的角度,通过分子动力学模拟研究了不同尺寸效应对蒙脱石性质的影响规律.研究结果表明:当晶胞形态不变时,蒙脱石晶胞的体积模量、剪切模量及弹性模量都在扩大2倍时达到最小值;当扩胞倍数相同时,蒙脱石晶胞在晶体延伸方向上的扩展尺寸对其力学性质影响较大,而在晶体堆叠方向上的扩展尺寸影响较小;蒙脱石的剪切模量、泊松比、弹性模量等受晶胞尺寸的影响较大,而体积模量则受晶胞形态的影响较大.     

金属纳米颗粒增强太阳能电池光吸收效应研究

采用Mie理论,对球形纳米金属颗粒进行数值计算,研究了金属纳米颗粒在发生表面等离激元共振时表现出的散射效应.改变金属材料类型或者颗粒尺寸大小,金属纳米球的散射效率均发生不同程度的变化.这一现象表明:金属纳米颗粒的散射效应受材料类型和尺寸大小的影响显著.计算结果表明,半径为100nm的Ag纳米颗粒在发生表面等离激元共振时,散射效率最高,吸收效应最弱.     

高压条件下几种简单金属的溶化性质

熔化熵和熔化体积是物质的重要热学参量,研究物质在高压条件下的熔化性质有助于推动高压物理、材料科学和凝聚态物理等学科的发展.应用分子动力学方法计算铝、铜、镍、钽、硅5种单质分别在2、4、6和8GPa压强下与熔化有关的参量.计算结果表明:铝、铜、镍、钽4种单质的熔化温度随压强增大而增大,熔化体积增率和熔化熵随压强增大而减小;硅单质的熔化温度和熔化熵随压强增大而减小,熔化体积增率随压强增大而增大.并对硅单质在高压条件下所表现出的特殊熔化性质进行理论解释.     

过渡金属Mo高压熔化曲线的分子动力学模拟

基于经典的分子动力学模拟,运用嵌入原子势模型,研究了 Mo 的熔化曲线。通过分子动力学模拟得到的热状态方程与早期的实验及第一性原理计算结果相一致,验证了我们采用的 EAM 势的可靠性。单相模拟的结果表明钼在冲击熔化之前并没有固固相变的发生。通过固液共存的两相模拟方法获得了 Mo 的熔化温度数据,利用 Simon 函数拟合得到Mo 的熔化曲线。两相模拟有效的考虑了过热效应,模拟结果证实了动高压实验的结论。
     

物质熔化温度的粒度效应

用热力学方法,推导出适用于高分散度球形和非球形物质的熔化温度随粒度变化的关系式,本文所得方程式定量地描述了高分散度物质的熔化温度随粒度减小而降低的关系,所得结果对比于M.Hasegawa等人的理论计算能更好地符合于Coo_(14)be_2对铅的实验结果。     

受限在两层石墨烯纳米片间的Pd-Au-Pt三金属纳米粒子相变的分子动力学模拟研究

本文通过分子动力学(MD)模拟研究了受限在两层石墨烯纳米片(graphene nanosheet,GNS)间的Pd-Au-Pt三金属纳米粒子在升温和降温过程的结构和相变特征.原子位置和密度分布被用于分析不同组分的Pd-Au-Pt三金属纳米粒子的结构和相变特征.结果表明,受限的Pd-Au-Pt纳米粒子有特殊的原子分布,Pt原子趋向于分布在靠近石墨烯纳米片的附近,Au原子则趋向于分布在远离石墨烯纳米片的中心层区域,而Pd原子最为独特,以随机的方式分布在整个受限的纳米粒子中.我们也注意到,受限的Pd-Au-Pt三金属纳米粒子的结晶从受限的三金属纳米粒子与GNS的界面开始,熔化起始于内层.本文也揭示了受限Pd-Au-Pt纳米粒子相变的结构特征.