间隙原子在晶体中扩散的新的理论分析方法

本文提出间隙原子在晶体材料中扩散的微观过程的新的理论分析方法.这一理论的基础是基于间隙原子在晶体的晶格原子的间隙中运动受到晶格原子的周期势分布的作用这样一个基本现象,导出了扩散原子运动所满足的方程.根据方程解的特性,描述了原子在晶体的晶格原子的间隙中扩散的基本过程,获得了描述间隙原子在晶体中沿晶轴方向扩散的难易程度定量表达式.同时也获得了间隙原子沿着确定晶轴方向扩散的扩散系数D.根据这一关系式所得的结果与实验结果比较接近.     

Fcc结构Ti-Al合金的原子状态及其性质

在特征晶体模型基础上,引入特征原子的有效电荷概念,从第一原理出发利用特征晶体理论对Fcc结构Ti Al合金系的无序固溶体、TiAl金属间化合物电子结构和晶体性质进行研究.其过程为:首先采用中心原子团簇模型,用密度泛函理论的离散变分方法确定特征原子的有效电荷;然后用密度泛函理论的线性Muffin tin轨道法研究特征晶体的电子结构和性质;再根据特征晶体理论的叠加原理计算实际合金的性质,得到固溶体的平衡晶格常数、结合能、体弹性模量随成分变化的关系曲线.计算结果表明,金属间化合物TiAl的平均原子体积和结合能与实验数据一致.     

方解石晶体振动模式群论分析和红外光谱的DFT

分别运用因子群对称分析法和位置群对称分析法对方解石(CaCO3)晶体的振动模式进行了详细的理论分析,快速得到方解石晶体的具体振动模式,并明确指出了各振动模式的光谱特性,同时还比较了两种分析方法的适用性.对所建立的方解石晶体的超晶胞模型,采用基于密度泛函理论(DFT)的第一原理方法进行了红外光谱的计算,得到27个光学振动模式的具体振动频率,各频率的光谱特性与群论的理论分析一致.与晶格动力学方法相比,该方法的计算结果更好地符合实验结果.     

喹啉催化加氢机理的量子化学研究

利用固定催化剂晶胞结构参数，用分子动力学方法全参数模拟优化了喹啉分子在具有不同硫原子缺陷的硫一钼一镍催化剂晶体表面的吸附过程，得到了反应物分子在催化剂晶体表面的最稳定吸附态，有效地判断了不同晶格催化剂对反应物吸附强弱及对反应物的活化程度。以氢、碳原子间距离为横坐标，其对应的能量值为纵坐标，建立了氢原子进攻喹啉分子的加氢坐标系及加氢反应模型，求出了反应活化能，从而判断不同催化剂晶体表面结构对催化剂活性的影响。结果表明，晶体上硫原子缺陷越多，反应物分子越易与活性中心镍原子相结合，越容易使反应物分子活化，反应所需的活化能就越小。     

偏硼酸钡晶体中(B_3O_6)~(3-)基团正则振动频率的计算

利用Ｇ－Ｆ矩阵方法计算了偏硼酸钡晶体的（Ｂ３Ｏ６）３－基团的正则振动频率,得出了正则振动模的对称坐标,计算了力常数、势能相对于对称坐标和力常数的分布,为β－ＢａＢ２Ｏ４晶体内振动谱线的归属提供了依据     

分子动力学的格波理论

应用固体物理学和固体力学的理论,建立了分子动力学的格波理论.该理论将符合周期性几何结构的三维晶体看作代表性体元,研究三维晶体在有限温度下的本构响应.基于周期边界条件,建立三维晶格振动的特征方程,求得三维晶体固有频率,进而得到各个原子动力学方程的解析解.在此基础上求得有限温度下,三维晶体的热应力.该理论有效地克服了经典分子动力学在时间尺度和空间尺度上的困难.     

偏硼酸钡晶体中（B3O6）^3—基团正则振动频率的计算

利用Ｇ－Ｆ矩阵方法计算了偏硼酸钡晶体的（Ｂ３Ｏ６）＾３－基团的正则振动频率,得出了正则振动模的对称坐标,计算了力常数、势能相对于对称坐标和力常数的分布,为β－ＢａＢ２Ｏ４晶体内振动谱线的归属提供了依据。     

Wigner固体平均势的计算

修正了Callaway J计算Wigner固体的平均势理论中出现的错误。以单原子的bcc和fcc结构的金属为例,建立了计算Wigner固体的平均势的理论。理论结果表明:金属晶体的平均势与晶体的晶格常数a的倒数1/a成正比。对一些常用的bcc和fcc结构的金属晶体的平均势进行了数值计算,获得了大量具有应用价值的计算结果。     

有晶格畸变晶体的表面电子态密度

本文用一维紧束缚模型和格林函数方法研究了有晶格畸变晶体的表面电子结构,考虑了晶格弛豫和表面原子库仑积分的变化,分别计算了不同情况下的表面电子密度(SDOS),并以N_1,W晶体为例,给出了其SDOS曲线。对计算结果与理想表面的SDOS曲线进行了比较讨论。     

含杂质双原子链的局域模

含杂质双原子链的局域模广西大学物理系高英俊离子晶体如ＮａＣｌ晶体，光学振动模能与红外光发生强烈地耦合，这类晶体的晶格振动能够简单地用双原子链模型［１］描述。但实际晶体中总是含有杂质和缺陷。我们这里考虑双原子链中的原子被杂质原子替代而成为含一个杂质的双...     

Experimental measurements and theoretical calculations of the atomic structure of materials with subangstrom resolution and picometer precision

Lattice defects are unavoidable structural units in materials and play an important role in determining material properties. Compared with the periodic structure of crystals, the atomic configurations of the lattice defects are determined by the coordinates of a large number of atoms, making it difficult to experimentally investigate them. In computational materials science, multiparameter optimization is also a difficult problem and experimental verification is usually required to determine the possibility of obtaining the structure and properties predicted by cal- culations. Using our recent studies on oxide surfaces as examples, we introduce the method of integrated aberra- tion-corrected electron microscopy and the first-principles calculations to analyze the atomic structure of lattice defects. The atomic configurations of defects were mea- sured using quantitative high-resolution electron micros- copy at subangstrom resolution and picometer precision, and then the electronic structure and dynamic behavior of materials can be studied at the atomic scale using the first- principles calculations. The two methods complement each other and can be combined to increase the understanding of the atomic structure of materials in both the time and space dimensions, which will benefit materials design at the atomic scale.     

铜∑9〈110〉{221}对称倾斜晶界在纯剪切应力作用下结构转变行为的原子尺度模拟研究

采用原子尺度计算模拟方法并结合嵌入原子型原子间相互作用势,对含∑9〈110〉{221）对称倾斜晶界的铜双晶体在纯剪切载荷作用下的形变行为进行了研究．能量最小化弛豫分析表明,该晶界存在两个能量局部极小的优化结构,其能量低者为稳态结构,另一能量稍高者为亚稳态结构．对双晶体在室温下的剪切过程进行分子动力学模拟发现,在不同取向的剪切载荷作用下,该晶界的结构转变模式有如下三种方式：（1）纯粹的晶界滑移;（2）晶界局部原子重排同时伴随晶界位错发射;（3）晶界滑移与晶界迁移相结合的耦合运动．结构演化分析显示,纯粹的晶界滑移不改变晶界结构,晶界位错发射会引发孪晶的产生与面心立方结构向密排六方结构转化,而晶界耦合运动则随剪切方向的不同有两种不同的方式：其一为由晶界原子集体运动而引起的结构转变过程,其二为由晶界局部原子重排过程引起的结构转变,这些局部原子重排过程互不关联;其中,前者会使晶界结构在稳态与亚稳态之间转化,而后者会引起晶界小面化．分析表明,这些结构转变规律可采用晶界重位点阵理论给出较好的解释．     

Synthesis and characterization of cadmium-calcium hydroxyapatite solid solutions

A series of cadmium-calcium hydroxyapatite solid solutions was prepared by an aqueous precipitation method. By various means, the characterizations confirmed the formation of continuous solid solutions over all ranges of Cd/(Cd+Ca) atomic ratio. In the results, both lattice parameters a and c display slight deviations from Vegard’s rule when the Cd/(Cd+Ca) atomic ratio is greater than 0.6. The particles change from smaller acicular to larger hexagonal columnar crystals as the Cd/(Cd+Ca) atomic ratio increases from 0–0.60 to 0.60–1.00. The area of the phosphate peak for symmetric P-O stretching decreases with the increase in Cd/(Cd+Ca) atomic ratio, and the peak disappears when the Cd/(Cd+Ca) atomic ratio is greater than 0.6; the two phosphate peaks of P-O stretching gradually merge together for the Cd/(Cd+Ca) atomic ratio near 0.60. These variations can be explained by a slight tendency of larger Cd ions to occupy M(2) sites and smaller Ca ions to prefer M(1) sites in the structure.     

论逻辑函数变量的二值与格形对称性

格形结构是自然界中普遍存在的一种结构形态。通过对逻辑函数变量的二值与对偶关系以及与之对应的格形对称图的一些性质及其规律的探讨,在两种格形对称图上,找到了最小项与其逻辑相邻项之间的对应关系,从而为用格形对称图法化简逻辑函数提供了捷径和方法。     

二元置换固溶体点阵驻波的研究

将点阵浓度驻波与点阵位移驻波概念统一处理后提出了点阵驻波概念，利用点阵驻模型计算了二元置换固溶体产生的漫散射振幅与原子分布所形成的点阵波振幅的定量关系。结果表明：在倒易空间中任意一点的漫散射振幅正比于该点所代表的点阵驻波（包括点阵浓度驻波与点阵位移驻波与点阵位移驻波）的振幅，利用点阵波概念首次解释了实验发现的有序化与调幅分解共存的现象，而这两类反应长期以来被经典固溶体理论认为是互不相容或不可共存的     

关于曲面积分对称性的研究

在直角坐标系中定义了曲面关于坐标平面对称的概念,研究了在积分曲面是对称的情形下,曲面积分的若干性质。利用这些性质,可以简化曲面积分的计算,并给出相应的计算公式。     

插层化合物M_(x)TiS_2中M离子的三维有序结构

本文建立了１Ｔ型插层化合物ＭｘＴｉＳ２中占据八面体间隙位的Ｍ离子－空位晶格气体模型。用原子位形几率波理论系统地研究了三维晶体结构中Ｍ离子的基态原子位形，得到了１０种可能的完全有序结构。并对一些典型的实验结果做出了合理解释。     

喹啉催化加氢机理的量子化学研究

利用固定催化剂晶胞结构参数 ,用分子动力学方法全参数模拟优化了喹啉分子在具有不同硫原子缺陷的硫钼镍催化剂晶体表面的吸附过程 ,得到了反应物分子在催化剂晶体表面的最稳定吸附态 ,有效地判断了不同晶格催化剂对反应物吸附强弱及对反应物的活化程度。以氢、碳原子间距离为横坐标 ,其对应的能量值为纵坐标 ,建立了氢原子进攻喹啉分子的加氢坐标系及加氢反应模型 ,求出了反应活化能 ,从而判断不同催化剂晶体表面结构对催化剂活性的影响。结果表明 ,晶体上硫原子缺陷越多 ,反应物分子越易与活性中心镍原子相结合 ,越容易使反应物分子活化 ,反应所需的活化能就越小。     

固体中的原子相关性和Bragg衍射

提出一个描述固体结构的新方法——原子相关性方法。给出原子相关性、相关性基矢、相关性格子及其倒格子的定义,分析对比原子相关性在晶体、准晶和非晶中的不同表现。从原子相关性出发讨论了固体的衍射问题,说明准晶也能产生明锐的Bragg衍射并导出普遍形式的Laue方程。     

用电子坐标法确定原子基态

通过对同科电子引入m(?)、mt、系中电子坐标的概念,给出了用坐标法确定原子基态的方法.