合金化元素Nb在铁 γ 相中的占位倾向及对晶界的影响

利用密度泛函理论框架下的离散变分DV和DMol方法, 根据单杂质固溶模型和结构缺陷复合模型, 研究了微合金化元素Nb在铁 γ 相中的作用. 分别计算了合金化元素Nb在晶体内、晶界和表面的杂质形成能, 结果表明: 与在体内占位相比, 晶界更适合Nb元素占据. Nb在晶界和在表面上的杂质形成能之差为 -0.39 eV < 0, 根据Rice-Wang热力学模型可以判定, Nb在铁 γ 相中可增强晶界结合. 原子间相互作用能和电荷密度计算表明, 当Nb原子占据晶界位置时, Nb与周围的相互作用减弱, 距Nb原子较近的跨晶界的基体原子间的相互作用加强, 从而使得晶界迁移变得困难, 在电子层次解释了Nb在铁 γ 相晶界上的拖拽作用     

单壁碳纳米管中单空位结构演化及相关电子态研究

以带帽(capped)型单壁碳纳米管(SWCNTs)为研究对象,采用紧束缚方法,对单壁碳纳米管中单空位导致的几何结构和电子结构的演化进行了系统的研究.总能-原子间距关系、格位能以及能量过渡曲线表明,单壁碳纳米管中的单空位将会演化为总能较高的"3DB"型亚稳态结构和总能最低的"5-1DB"型稳定结构.此外,文中计算了管壁-尖区不同位置引入空位的不同缺陷体系的空位形成能和电子结构,分析了空位位置与缺陷体系稳定性之间的关系,以及对场发射性能的可能影响.     

CuCo_6及Co_7原子团的电子结构

RECo_5型金属间化合物具有较大的实用价值,它的磁性及热膨胀反常现象既具有理论探讨的意义,又直接影响材料的工艺和使用特性。有关这类合金的磁学、力性、热膨胀反常、晶体结构以及元素置换的宏观作用都已有所报道。我们的兴趣则在于研究以铜置换2C晶位钴所引起的电子效应,以期对元素置换问题给出某些理论信息。从而对适宜选择微量合金化元素给出预期或作出判断。     

掺硅对封闭碳纳米管尖端几何及电子结构影响的第一原理研究

采用第一原理DMol方法研究了碳纳米管(CNT)尖端替代式掺Si对于几何结构及电子结构的影响. 计算结果表明掺Si引入掺杂态, 使管端整体局域态密度在费米能级附近有很大提高, 在管端形成利于电荷积聚的原子尺度尖区, 且发现加电场将使管端局域态密度图中的空态能级向费米能级以下移动. 基于本文的电子态密度计算可预期碳纳米管顶端掺Si有利于场致电子发射特性.     

多尺度模型及相关分析方法

跨长度和跨层次现象以及相应的多尺度耦合反映物质世界的基本性质及多学科交叉的内禀特征，具有极其丰富的科学内涵。集量子力学、原子学模拟、粗粒化技术、准连续描述以及有限元等多层次模拟为一体的统一表述和运作在萌芽和发展之中，目标为洞察物性本质，实现材料结构设计及物性预报。多尺度模型哈密顿表述及约束条件和相关准则的设定以及发展相应算法是其核心问题。本文简要介绍了材料科学中多尺度一多层次耦合中的基本问题，给出多尺度分析方法的一般描述；同时概述相关的处理方案。关于多尺度模型及相关分析计算，着重阐述了参量解析传递模式以及跨层次协同算法，介绍了作者的基本思想，理论计算框架，相关解析表式及部分计算结果。