团簇在金属表面沉积过程的分子动力学模拟

在冷喷涂过程中,喷涂粒子被超音速气流加速到较高的速度,在低于喷涂材料熔点的温度下撞击基体,发生剧烈的塑性变形而沉积形成涂层.但是由于高速粒子碰撞变形的瞬时特点,不能对粒子变形沉积过程进行直接观察,通过对Ni团簇在Cu基体上的沉积过程的分子动力学模拟,可以观察到团簇撞击基体并在基体上沉积的过程,以及团簇和基体的形貌变化;另外,通过计算团簇原子进入基体表面层的数量探讨了影响团簇沉积过程的主要因素.     

AuCu团簇分子动力学研究

根据D-B的嵌入原子法(EAM), 结合Johnson 双体势和Murrell多体势,对AuCu 团簇结构进行了分子动力学模拟.研究表明EAM 势函数可较好地描述非晶态合金体系.非晶态团簇形成中以多面体方式生长,无序态(采用二十面体及十面体结构)比有序态更稳定.     

硅团簇拉伸/压缩性能的分子动力学模拟

采用基于Stillinger-Weber(SW)势的分子动力学方法模拟了Si13团簇温度T分别为300K,50 K,5 K下的拉伸/压缩过程,得出了Si13团簇拉伸/压缩的力与应变的曲线图,讨论了不同温度下Si13拉伸/压缩的力学特性以及拉伸与压缩特性的差异。研究表明,拉伸/压缩初始阶段力与应变呈线性关系,拉伸时温度越高受力越大,压缩时正好相反,而且同等应变下拉伸时的力明显高于压缩时的力;当拉伸应变达到承载极限,继续拉伸,力突然变得很小,随后力与应变又呈现出与初始阶段相同的线性关系,这是团簇所特有的现象。     

纳米铜团簇在并合过程中尺寸和温度效应的分子动力学模拟

在嵌入原子势的框架下,采用分子动力学模拟研究了不同初始温度、不同尺寸纳米铜团簇的并合过程·记录了体系在并合过程中演变的快照,计算了并合过程中与体系构形相关的几何参量,揭示并合体系的温度随时间的变化·结果表明:相同初始温度条件下,随着团簇尺寸的变小,并合程度升高,并合过程中温度上升幅度变大;对同尺寸团簇,随着初始温度的升高,并合程度提高,处于液态的团簇并合程度明显高于处于固态的团簇的并合程度·     

Pd-Pt团簇升温过程中Pd原子偏析的分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟初始结构为二十面体Pd13Pt134,Pd55Pt92升温过程,研究发现团簇升温过程中内层Pd原子向外偏析,且原子分布位置和数量对升温过程中的热力学性质有影响.Pd55Pt92团簇的势能曲线在720~880K之间向下跃变,而Pd13Pt134团簇的势能曲线异常波动出现在980K附近.对Pd13Pt134的进一步研究表明Pd原子的位置是导致势能曲线异常的主要原因,Pt原子掺在核心层时势能曲线在升温过程中上升,而Pt原子掺在第二层时势能曲线出现异常变化,在900K处出现向下跃变.分析发现Pt原子在不同位置层的势能差别是导致势能曲线异常变化的主要原因.     

氯化钾团簇的成核和重结晶的分子动力学模拟

利用Born—Mayer—Huggins势函数对（KCl）256、（KCl）500和（KCl）864团簇的成核和重结晶进行了分子动力学（MD）模拟．根据MD模拟结果和经典成核理论估算和讨论了KCl团簇的熔化温度、熔化焓、平均离子扩散系数、成核速率、固液界面自由能和临界核大小．另一方面,在MD模拟中,观察到了（KCl）864的热退火过程中的固态重结晶,并获得了250～400K温度范围内（KCl）864团簇重结晶的成核速率．     

分子动力学模拟研究钯金属团簇的熔化行为

用分子动力学方法,模拟了三种具有壳对称构型,含309个原子的钯金属团簇的熔化行为。钯原子间作用势采用Sutton-Chen多体作用势能。三种壳对称构型分别为正八面体（Cubooctahedron）,正十面体（Decahedron）和正二十面体（Icosahedron）。通过对升温过程中的热力学性质的分析,得到了钯金属团簇的熔点。不同构型钯金属团簇的熔点有细微差别,并且都远低于块状钯金属的熔点。进一步分析三种钯金属团簇升温过程中的结构和动力学性质,在分子水平上讨论了构型对熔化行为的影响。     

Si10团簇与Si(111)面碰撞的紧束缚分子动力学模拟

利用紧束缚分子动力学方法模拟研究了Si10团簇与Si(111)表面碰撞的微观过程．研究了入射动能在10—60eV之间的碰撞过程，给出了不同时刻体系的原子位置的微观状态图．结果表明：Si10与Si(111)面碰撞时，吸附在晶体表面的能量域值为20eV，替位域能为30eV，损伤域能为40eV；入射能量大于50eV时，晶体表面严重损伤并且在60eV时，发现在外延层有Si7团簇生成；Si10团簇保持其结构特性吸附在Si(111)表面，需要的最佳能量在10～20ev之间，进而通过对碰撞结果的讨论得到了改变轰击能量可以控制外延生长的结构的结论。     

含初始空位缺陷铝纳米柱循环变形行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法,模拟了含不同比例初始空位缺陷的铝纳米柱在低振幅循环载荷作用下的变形过程。研究了含有初始空位缺陷的铝纳米柱在循环载荷下的变形特点及力学行为。研究发现在循环载荷作用下,当铝纳米柱中初始空位缺陷比例为3%时,稳定阶段应力值最大。当初始空位缺陷比例低于3%时,铝纳米柱中发生形核和湮灭的位错数量随着空位缺陷比例的升高而大幅度降低;初始空位缺陷的比例越高,稳定阶段应力值越高。当初始空位缺陷比例高于3%时,铝纳米柱中发生形核和湮灭的位错数量在不同空位缺陷比例下相差不大;初始空位缺陷比例越高,稳定阶段应力值越低。     

小尺寸Au-Ag合金团簇稳定结构的模拟研究

采用微正则分子动力学方法模拟了原子数N=80的7种Au-Ag合金团簇（按原子数比例不同）,得到团簇势能随温度变化关系．结果表明,降温速度对团簇结构的势能影响很大,冷却速度较慢的情况下,形成的团簇势能较低,结构相对稳定．采用相同的降温速度模拟了N=144的7种Au-Ag合金团簇的这种稳定结构,得出各种原子数比例不同的合金团簇的稳定结构具有一定的相似性．     

碳团簇结构的紧束缚理论方法

利用紧束缚分子动力学模拟退火方法研究了碳团簇Cn(n=2-8)的结构和能量,通过与前人工作结果的比较,发现本理论方法的结果与ab inito方法计算的结论相符。因此,用紧束缚分子动力学方法可对较大碳原子团簇进行计算。     

基于机群的并行分子动力学裂纹模拟

在探讨并行分子动力学算法的基础上,介绍机群并行分子动力学计算环境的构建.详细说明了在机群并行计算环境下,并行分子动力学计算的编程过程和实现方法.最后以并行分子动力学程序Lammps为例,介绍其在自强3000机群并行计算环境下的安装和使用,并以二维LJ裂纹扩展模拟的实例进行验证,得到一些初步的结果.     

铁熔体快速冷却过程的分子动力学模拟

利用LAMMPS建立8×8×8原子箱,采取EAM模拟大量铁原子体系。先对体系升温,让体系充分均匀,然后对体系进行不同冷却速度下的降温。经过分子动力学模拟得到能量温度曲线、径向分布函数(RDF)和体系结构。结果表明:冷却速度低于1.8×1010K/s时,结晶相变点和熔点基本重合;冷却速度超过1012K/s时,生成物为非晶;铁熔体的过冷度可达到700 K;冷却速度在1011K/s附近时,能够生成体心立方的Fe单晶。     

水分子簇结构改变的分子动力学

为揭示水分子团簇形成的理论，在制备具有生物功能的六环结构水的工作基础上，应用量子力学的理论方法，对单个水分子转动惯量进行模拟计算。结果表明，当水分子的键长、键角和偶极矩发生变化时，其转动能谱也随之变化。用分子动力学方法分析了水分子簇微观结构改变后的六环水中原子运动方式，从理论上证明了六环结构水具有稳定存在的动力学特征。     

直链淀粉结构的分子动力学模拟

为了研究直链淀粉的结构，构建并优化了200个单体组成的直链淀粉模型．在DreidingⅡ力场、热力学温度为300K条件下对直链淀粉进行lns分子动力学模拟计算．分析了直链淀粉分子力学优化的结构、1 ns时的结构以及势能最低时的结构，其结果将有助于对直链淀粉结构功能的进一步研究．     

Cu表面生长Ag薄膜过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法,研究了在Cu衬底(001)平面气相Ag粒子吸附和薄膜生长的动力学过程.模拟发现:气相Ag原子在Cu衬底的吸附过程中(即镀膜过程),有很强的作为层状分布的趋势,在Ag原子接触衬底后的弛豫过程中,Ag原子按势作用力和热运动双重机制,有一定趋向地随机游走.Ag原子的径向分布函数表明,Ag镀膜层从下到上晶态特征逐渐减弱.     

Hybrid Decomposition Method in Parallel Molecular Dynamics Simulation Based on SMP Cluster Architecture

A hybrid decomposition method for molecular dynamics simulations was presented, using simultaneously spatial decomposition and force decomposition to fit the architecture of a cluster of symmetric multi-processor (SMP) nodes. The method distributes particles between nodes based on the spatial decom-position strategy to reduce inter-node communication costs. The method also partitions particle pairs within each node using the force decomposition strategy to improve the load balance for each node. Simulation results for a nucleation process with 4 000 000 particles show that the hybrid method achieves better parallel performance than either spatial or force decomposition alone, especially when applied to a large scale particle system with non-uniform spatial density.     

分子动力学模拟非晶态SrTiO3

采用分子动力学方法,用Moldy软件及PIM(Partial Ionic Model)势函数作为原子间相互作用势,模拟了Sr- TiO3(STO)的熔化过程,将熔化的STO快速冷却到室温以获得非晶态。通过熔化过程中体系内能和体积的突变,确定熔点为2430 K,仅比实验值(2380 K)高50 K,很好的反映了STO的熔化过程;分析了晶态、液态和非晶态时的对关联函数和原子配位数;通过计算速率自相关函数估算了STO的扩散系数,说明STO的熔化发生在2430 K。