从头计算分子动力学方法及其应用

从头计算分子动力学方法把密度泛函理论和分子动力学方法有机地结合起来，使电子的极化效应及化学键的本质均可用计算机分子模拟方法进行研究，是目前计算机模拟实验中最先进、最重要的方法之一。文章简述了从头计算分子动力学方法的基本原理，介绍了该方法在水、水溶液及其他氢键液体的结构与动力学研究中的应用。     

从头计算分子动力学方法及其应用

从头计算分子动力学方法把密度泛函理论和分子动力学方法有机地结合起来,使电子的极化效应及化学键的本质均可用计算机分子模拟方法进行研究,是目前计算机模拟实验中最先进、最重要的方法之一。文章简述了从头计算分子动力学方法的基本原理,介绍了该方法在水、水溶液及其他氢键液体的结构与动力学研究中的应用。     

从头计算分子动力学的理论基础

本介绍了基于密度泛函理论的从头计算分子动力学的理论基础,具体推导了HatreeFock方程和Kohn-Sham方程,并给出了运用从头计算分子动力学方法进行现代新材料的设计以及计算晶体材料电子结构的流程图。     

5-硝基-1-氢-四唑衍生物热分解机理的从头算分子动力学模拟及密度泛函理论研究

应用从头算分子动力学模拟方法以及密度泛函理论对5－硝基－1－氢－四唑衍生物的热解机理进行了研究。报道了三条相关的反应途径，包括直接开环途径和质子转移途径，其中N1－N2键断裂直接开环的机理与文献报道一致。而涉及质子转移的反应途径则是一个新的发现。另一条关于C5－N4键断裂直接开环的途径由于能垒较高，因此发生几率较小。     

水溶液中石墨烯剥离的分子动力学模拟

通过分子动力学模拟方法研究柔性石墨烯在水溶液中剥离的热力学机制。为了表征石墨烯与水溶剂之间的相互作用,研究了石墨烯周围水溶剂的结构性质;通过施加外力的方法剥离石墨模型中最外层的石墨烯,计算剥离过程中体系自由能的变化,并对剥离过程中微观结构变化以及石墨烯周围水溶剂结构性质进行分析。结果表明:石墨烯与水之间的相互作用较小;剥离石墨烯需要克服一定的能垒;石墨烯之间的相互作用决定了自由能能垒的大小,溶剂诱导的贡献对剥离起到促进作用;受限区域内的水溶剂分子对剥离起到重要的作用。     

MgSiO3的分子动力学模拟

使用分子动力学模拟ＭｇＳｉＯ３以研究它的相变和超离子态．模拟采用Ｇｏｒｄｏｎ－Ｋｉｍ势和一种新的检测离子运动的技术．这项技术可以清楚地表现Ｏ２－离子的子晶格的熔解和八面体ＳｉＯ６的旋转．研究表明,ＭｇＳｉＯ３必须经历几番相变才能进入立方相．特别是在正交相和立方相之间存在一个过渡相．ＭｇＳｉＯ３确实存在超离子态相和立方相．这个超离子态相存在于熔点之前约２００～７００Ｋ．超离子态起始温度Ｔｃ和晶体熔点温度Ｔｍ的比率Ｔｃ／Ｔｍ～０．９２     

氢促进位错发射和裂纹扩展的三维分子动力学模拟

对纯Ni和Ni+H,用EAM多体势的三维分子动力学模拟表明,不论裂纹取向如何,加载时均是首先发射位错,只有当发射足够多的位错后裂纹才扩展.即使对于氢脆,也以局部塑性变形为先导.对于沿(111)滑移面的位错,氢使位错发射的应力强度因子K Ie 从0.42降为0.36MPa@m 1/2 ;使裂纹开始扩展的临界应力强度因子K IP 从0.8降为0.76MPa@m 1/2 .总之,氢促进裂纹的发射和扩展.     

丙二烯分子结构的量子化学从头计算

采用 PSHONDO- SCF全电子从头计算程序 ,对丙二烯分子的两种不同对称性构型的电子结构进行计算 .结果表明丙二烯分子 ,采用 D2 d对称结构比 D2 h结称结构更稳定 .丙二烯分子(D2 d)的电子结构 :(1)总能量为 - 5.0 4 2 94 6 2 0× 10 -16J,前线轨道 HOMO为 E(2 e) =- 1.6 4 0192 56× 10 -18J,LU MO为 E(3e) =7.6 6 110 52 4× 10 -19J;(2 )键级直接相键连的 C- H为 0 .3814,C=C为 0 .6 7711;(3)电荷分布—— C(1) 为 - 0 .1758,C(2 ) 和 C(3 ) 均为 - 0 .2 2 4 8,H为 0 .156 4     

模型溶液的分子动力学模拟及扩散系数计算

通过对模型溶液的分子动力学模拟，确定了这些溶液的径向分布函数，自扩散系数Ｄ１、Ｄ２和互扩散系数Ｄ１２。结果表明，用Ｅｉｎｓｔｅｉｎ法和Ｇｒｅｅｎ－Ｋｕｂｏ法得到的扩散系数在数值上是一致的；溶液互扩散系数Ｄ１２与自扩散系数Ｄ１和Ｄ２满足关系式Ｄ１２＝ｘ１Ｄ１＋ｘ２Ｄ２。     

分子动力学模拟中不同短程作用力计算方法的效率研究

利用分子动力学模拟的基准问题，对截断半径（cut-off distance)法，Verlet链（Verlet list)法和链格（linked-cell)法等分子间短程作用力的计算方法与模拟系统的粒子数，对比密度之间的关系进行了研究，研究结果表明，各计算方法的效率与模拟系统的对比密度，粒子数量有密切关系，在粒子数为16384时，若对比密度为0．9,linked-cell 法的计算效率是截断半径法的18倍，若对比密度为0．1，两者的效率则相差100倍，在粒子数超过864以后，linked-cell法具有明显宾优势，计算结果可以为合理评价分子动力学并行算法的效率和加速比等指标提供依据。     

谷氨酰胺热分解机理的从头算研究

用量子化学从头算方法在RHF/6-21G水平上优化了谷氨酰胺及其热分解中间产物、产物分子的几何构型,得到其总能量和Mulliken集居数等数据.通过对计算结果如Mulliken集居数的分析,提出了谷氨酰胺的热分解反应机理是以先失去CO2为主要通道,同时伴有先失去NH3而生成环氧中间产物.     

He-HCl和Ne-HCl分子间势的从头计算研究

本文在CCSD（T）理论水平下，采用aug-cc-pVQZ基函数对He-HCl和Ne-HCl的分子间势进行了系统的研究。结果表明：He-HCl和Ne-HCl均以线形结构存在。复合物He-HCl和He-Cl-H及其Ne-H-Cl和Ne-Cl-H的相互作用能几乎相等。文章的最后还对基函数及理论方法对分子间势的影响进行了详细的分析。     

酚类生物降解性的从头算和分子设计

运用ab initio HF方法对甲酚等18种酚类化合物进行几何优化，在此基础上对它们的电子效应、取代基空间位阻效应和最高占有轨道能量(EHOMO)进行了系统的计算，计算结果表明，酚类化合物主要由电子效应和空间效应决定，同时前线轨道能量也反映出其降解难易的大致顺序，结果与实验事实相一致。     

镍原子链磁性质的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一原理方法,研究了自由空间中的一维镍原子链的结构稳定性和电子性质.计算结果发现,镍的线性和平面之字型一维链式结构和体金属镍一样,基态都表现出铁磁性,并且从三维的金属镍到二维平面之字型结构链再到一维线性原子链,体系磁性逐渐增强.通过对两种原子链态密度的分析发现,在低维状态下镍原子链不管是直线链还是之字型结构都有很高的自旋极化率,说明一维镍原子链在自旋电子器件方面有潜在的应用前景.     

分子对称性与从头计算程序

利用分子对称性对矩阵进行分类。通过引入对称－矩阵和超矩阵概念，并确定它们的运算规则，从而极大地简化了计算，节省了内存和改善了收敛性。由于采用了分壳层计算，避免了大量重复计算。在程序的编制中还利用了数组动态存储技术，使程序能同时用于微机和其它类型的计算机。     

邻二氮苯与水复合物构型的理论研究

报道了邻二氮苯与水形成复合物的理论研究结果．把复合物看作一个超分子，运用Gaussian94量子化学程序包．在MP2／6—31G(d)基组水平上进行从头计算．探讨复合物的稳定性，研究施体与受体间的电荷转移及几何参数变化等规律．结果表明．邻二氮苯与水可形成稳定的分子间弱作用复合物，存在4种独立可区分的构象．但无论从稳定性、电荷转移．还是几何构型来说．都是以平面单氢键顺式构象为最好．形成复合物的过程包含着电荷转移。     

Ab initio MO study of reaction mechanism for carbonyl migration of Co complex

Ab initio method under the effective core potential (ECP) approximation is employed to study the reaction mechanism of carbonyl migration of the cycle of olefin hydroformylation catalyzed by a carbonyl cobalt HCo(CO)3 at Hartree-Fock (HF) level. The structures of the reactant, transition state and product for the reaction are determined. The energy of each stationary point is corrected at MP2/LAN2DZ//LANL2DZ+ZPE (zero-point energy) level. The calculated activation barrier is 28.89 kJ/mol.