紧束缚分子动力学研究硅团簇(n=20)的稳定结构

利用紧束缚分子动力学模拟了硅团簇(n=20)在不同条件下的稳定结构,分析并比较了它们的构型和结合能的大小,结果发现模拟退火温度在1700K 时得到的结构是最稳定的.     

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.     

纳米铝团簇初始氧化过程分子动力学模拟

为了研究铝团簇在不同氧化剂中氧化特性及机理,采用ReaxFF反应力场分别对Al-O₂和Al-H₂O系统的初始氧化过程进行了模拟. 在Al-O₂系统中,环境温度决定初始氧化过程铝团簇周围是否出现单独Al原子,且存在一个温度阈值,当低于温度阈值时不会出现单独Al原子. 在Al-H₂O系统中,研究了初始水分子数和温度对初始氧化过程的影响. 研究结果表明,水分子对铝团簇表面吸附的水分子离解过程具有促进作用. 分析了直径为2 nm铝团簇与水发生反应的机理,并与Al_n（n=3～20）团簇与水分子反应机理进行了比较,发现纳米铝团簇与水分子反应机理在不同初始水分子数和温度下存在明显差异.      

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．     

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.     

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.     

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。     

Si6团簇与Si（111）表面碰撞的分子动力学模拟

利用紧束缚分子动力学方法模拟研究了Si6团簇与Si(111）表面碰撞的微观过程，结果表明，Si6团簇在表面再构并吸附的能量阈值为10cV，损伤域能为60eV。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。     

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。     

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．     

冶金级硅酸洗提纯研究

冶金工艺被认为是非常有前途的一种有别于传统的西门子工艺而且能够满足市场对太阳能级硅需求的工艺.冶金级硅的预处理是冶金提纯工艺路径中非常重要的一个环节,因为酸洗可以有效地去除硅中的金属杂质例如铝、铁和钙等.通过系统性的对比试验对酸洗工艺去除硅中杂质的效果进行了详细的研究,分别探讨了酸的种类、酸的浓度、酸洗时间、酸洗温度以及硅粉颗粒粒径对杂质去除效率的影响.研究结果表明最佳的酸洗工艺参数为15%的盐酸,80℃,10h和100μm.在最佳酸洗工艺参数条件下金属杂质铝、铁和钙的去除率分别为70.90%、94.82%和82.69%.     

CoNi合金19原子团簇结构与热力学特性研究

用分子动力学方法并结合模拟退火的算法,采用GEAM势研究了总数为19的CoNi合金团簇的基态和非基态结构,并以此为基础给系统升温,研究了团簇的热力学特性。研究发现,无论合金比例如何,基态结构都是双正二十面体结构,且基态能量随Co原子个数的增加而增加。此外,还研究了合金团簇的相变规律,发现无论纯金属还是合金,都存在预熔现象,熔化时随着合金中Ni原子个数的增加,熔化温度有下降的趋势。     

C36团簇的异构体构型

采用"时间倒流"方法和速度遗忘方法建立了一个分子动力学模型.以C36异构体为对象,运用该模型寻找团簇的异构体.结果显示,从36个相互独立C原子开始,可以快速寻找到C36的最低构型D6h和其他400余个异构体.该模型对于寻找团簇有普适性.     

紧束缚分子动力学模拟纳米硅管的稳定结构

利用紧束缚分子动力学退火方法模拟研究了纳米硅管(SiNT)的稳定结构和基态能量,结果表明:几何结构特征对纳米硅管的结合能有重要影响,平均键长为0.236 4 nm,表面为双层原子面,具有很高的亚稳性,锯齿型管比扶手椅型管的原子结合能大0.051 eV/atom,SiNT(m,m)(m=2-4)不具有管状结构,SiNT(2,2)可以作为单元形成硅纳米线.     

14粒子Gupta团簇的3次融化现象

利用徽正则经典分子动力学方法,对具有Gupta势的14粒子团簇的融化过程进行了研究.发现在Gupta势的势参量p和q取值合适的情况下,14粒子团簇的融化表现出了一种新的特性,即团簇的3次融化过程.利用原子等价系数σi(t)对这种过程中的团簇结构变化特征进行了研究.     

单晶硅纳米级压痕过程分子动力学仿真

对内部无缺陷的单晶硅纳米级压痕过程进行了分子动力学仿真,从原子空间角度分析了单晶硅纳米级压痕过程的瞬间原子位置、作用力和势能等变化,解释了压痕过程.研究表明:磨粒逐渐向单晶硅片的逼进和压入,使得磨粒下方的硅晶格在磨粒的作用下发生了剪切挤压变形,磨粒作用产生的能量以晶格应变能的形式贮存在单晶硅的晶格中(即硅原子间势能),因此硅原子间势能随着力的增加而不断增加,当超过一定值且不足以形成位错时,硅的原子键就会断裂,形成非晶层,堆积在金刚石磨粒的下方.当磨粒逐渐离开单晶硅片时,非晶层原子进行重构,释放部分能量,从而达到新的平衡状态.     

Au NCs@Zr-MOG和Ru@Fe-MOG构建比率电化学发光分子印迹传感器及其对多巴胺的灵敏检测

金属纳米团簇以其优异的光电性能在电化学发光（ECL）领域受到极大关注,金属有机凝胶（MOGs）因其合成简单、水溶性好、比表面积大等优点经常作为载体用于负载其他纳米材料或生物分子. 本文以锆凝胶（Zr-MOG）负载的金纳米团簇（Au NCs）为阴极发光材料（Au NCs@Zr-MOG）,以铁凝胶（Fe-MOG）负载的三联吡啶钌（Ru（bpy）₃²⁺）为阳极发光材料（Ru@Fe-MOG）,构建了比率ECL传感器,用于多巴胺（DA）的灵敏检测. 实验中引入分子印迹聚合物（MIP）,用于特异性吸附DA,再利用DA的顺式二醇结构与Fe-MOG中硼酸的特异作用,将Ru@Fe-MOG引入电极,从而产生比率ECL信号. 随着DA浓度的增大,阴极由于MIP的物理阻碍作用信号下降,而阳极因引入更多Ru@Fe-MOG使信号增大,阴阳两极ECL信号比值与DA物质的量浓度在1.0×10^-8~1.0×10^-4mol·L^-1范围内呈良好的线性关系,检出限（LOD）为7.8 nmol·L^-1.     

并行MD优化算法与纳米晶体力学模拟

为发展可适用于纳米晶体力学模拟的高效率并行算法,构建了从晶体生成、计算到显示的分子动力学(MD)模拟系统.MD算法基于经典的对势和多体势上的Verlet算法,并行格式基于Linked-Cell-List方案,并针对特定的研究模型进行了各计算层次的优化.构建了交互式显示和控制子系统,可提供显示原子图像和属性的高质量图形输出.利用此模拟系统对纳米晶体进行了拉伸大变形和压痕模拟,结果表明: 在高速加载率下,堆垛层错(偏位错)的迸发、传播及其在晶界处的终止是纳米晶体变形的主要机制.     

HAP/HDPE/UHMWPE复合材料的制备和表征

通过化学共沉淀-水热合成法制备纳米级羟基磷灰石（HAP）,再用自制模具制备HAP/高密度聚乙烯（HDPE）/超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE）复合材料。通过扫描电镜观察、X射线衍射分析、热重分析、燃烧实验以及力学性能测试,研究HAP/HDPE/UHMWE复合材料的微观结构和力学性能。研究结果表明:通过口模挤出可使HDPE分子链在应力作用下伸直取向,大量平行于长轴且紧密排列的微纤维形成。UHMWPE的加入可以改善材料的微观结构,增加材料的串晶互锁结构。而HAP和聚乙烯之间只是机械地混合在一起,呈层状结构,HAP被聚乙烯组分紧紧包裹在一起,且在同一样品中HAP含量比较均匀;随着HAP含量增加,拉伸强度和抗弯强度下降,分别从170.7 MPa和160.8 MPa下降到99.2 MPa和94.3 MPa,而弹性模量有所增加,从4.9 GPa上升到5.9 GPa。     

量子点表面分子印迹的研究与进展

量子点以其优异的光学特性和光化学稳定性,在分析化学、生物科学以及医学等领域逐渐发挥出越来越大的作用,分子印迹是一种制备具有分子识别功能的聚合物的技术,而在量子点表面进行分子印迹合成的聚合物可以兼具出色的光学特性和高度的形态选择性两大优点。此文简单概述了量子点和表面分子印迹的原理和特性,以及在量子点表面做分子印迹的研究进展及前景展望。