无磁性HCP相铁在高压下的弹性性质计算

采用量子力学第一性原理出发的平面波赝势(PWP)方法,电子交换关联能采用广义梯度近似(GGA),在不引入实验参量的条件下,通过对无磁性HCP(广角密堆积)相的铁的总能进行从头计算,得到了无磁性HCP相铁的状态方程、不同压力下(0～500GPa)体系在平衡态时晶格常数c与a的比值以及不同压力下弹性系数、体变模量和声速的值,与实验符合较好,优于其它从头计算法得到的结果.说明了PWP加GGA方法在对无磁性HCP相铁作计算时的有效性.     

高压下BeSe相变和热力学性质第一性原理研究

利用密度泛函理论研究了BeSe的相变、晶格动力学和热力学性质.计算得到的晶格常数、体弹模量以及其对压强的一阶偏导与实验值符合较好.焓的计算结果表明在压强为57.68GPa时BeSe会发生从闪锌矿(ZB)结构到砷化镍(NiAs)结构的相变,与实验值56±5GPa较吻合.BeSe的声子色散曲线计算表明零压下ZB结构满足动力学稳定性,而在高压下ZB结构的动力学稳定性将消失.基于准简谐近似方法,还成功预测了BeSe的热容、热膨胀系数和熵随着压强和温度的变化关系.     

高压下TiAl金属间化合物的结构和弹性性质

利用从头算平面波赝势密度泛函理论方法研究了高压下L10-TiAl金属间化合物的结构和弹性性质.研究发现当压力在0～20 GPa范围内时,c/a的值基本上保持一常数1.02,与实验结果吻合.当压力在20～45 GPa范围内时,c/a的值随压力的增加从1.02线性减小到0.99.这表明在低压下沿c轴和沿a轴的压缩性是一样的,但是高压下沿c轴比沿a轴更容易压缩.计算了从0到20 GPa压力下L10-TiAl的弹性常数.同时我们还计算了剪切各向异性比率A和Voigt剪切模量,与实验结果和别人的计算结果相吻合.     

高压下GaAs和AlAs结构及弹性性质的第一原理计算

基于第一性原理平面波超软赝势密度泛函理论方法计算了ZB-GaAs,RS-GaAs,CsCl-GaAs,NiAs-GaAs,WZ-GaAs和ZB-AlAs,RS-AlAs,NiAs-AlAs的结构参数、体弹模量及体弹模量对压强的一阶导数.计算了GaAs和AlAs在不同压强下的弹性常数,以及不同结构间的相变压强.得到了比较满意的计算结果.     

NaH高压相变、弹性和热力学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论,通过平面波赝势方法计算研究了NaH的高压结构相变、弹性和热力学性质.详细计算了NaH的平衡晶格常数a0,弹性常数Cij,体积弹性模量B0及其导数B0′.结果显示:本文计算值与实验值和其他理论值一致.利用吉布斯自由能等熵条件计算发现,NaH从B1结构向B2结构发生相变时的相变压为30.5GPa,体积塌缩率为4.5%,与实验值(29.3±0.9)GPa接近,但小于其他理论计算值(37.0GPa).采用静水有限应变技术计算研究了弹性常数Cij、弹性波速、德拜温度ΘD、弹性各向异性因子随压力的变化关系.根据准谐德拜模型,计算研究了NaH的热容Cv和热吸收系数α等热力学性质.所选择的压力范围为0~50GPa,温度范围为0~1500K.     

高压下LaB6的弹性和热力学性质的第一性原理计算

运用平面波赝势密度泛函理论,研究了CsCl结构的LaB6在高压下的弹性和热力学性质. 计算中使用了广义梯度近似,得到在零温零压下LaB6的晶格常数和已知的实验和其它理论结果相符。同时,我们还得到了LaB6的弹性常数Cij,体弹模量B,剪切模量G,杨氏模量E,德拜温度ΘE,泊松系数σ,压缩波速VL和剪切波速VS与压强的关系。计算发现LaB6在低于14 GPa具有力学稳定性. 根据准谐德拜模型,我们还预测了CsCl结构LaB6的热力学性质,对0-14 GPa 和0-1500 K 范围内热膨胀系数和比热容的变化进行了研究. 最后分析了LaB6在零温零压和高压下的电子态密度图.     

PdH2,YH2和PdYH2分子结构性质的理论研究

在相对论有效原子实势(RECP)近似和密度泛函(B3LYP)方法基础上,对氢化物PdH2、YH2和PdYH2分子的结构进行了优化,得到PdH2和YH2分子基态为C2v构型,电子态分别为X^1A1和X^2A1,PdYH2分子基电子态为X^2A^1,属Cs构型,PdH2、YH2和PdYH2分子基态离解能分别为0．5537、0．9066和1．0302eV．最后计算了分子最高占据轨道与最低空轨道之间的能级间隙,分析了分子的化学活性。     

基于密度泛函理论的第一性原理赝势法

第一性原理计算方法有着半经验方法不可比拟的优势,基于密度泛函理论第一性原理赝势法已经成为现代材料计算和设计的重要基础和核心技术。本文对基于局域密度泛函理论的第一性原理赝势法进行了扼要分析。     

高压下点缺陷铜的弹性性质的研究

运用基于分子间相互作用及Y.Mishin的EAM势,计算得到铜的空位形成能为1.272 eV与实验值符合.对5×5×5、6×6×6、7×7×7、8×8×8各失去一个原子的4种含有不同空位浓度的点缺陷铜系统的弹性系数进行了模拟,并对同一浓度的缺陷晶体在0-35 GPa压强范围内的弹性系数进行了计算,发现空位浓度的提高降低了铜的弹性系数,而压强的增大使得缺陷系统的弹性系数越接近相同压强完整晶体的弹性系数.     

CuAlSe2在高压下结构、弹性、热学性质的第一性原理计算

本文中我们运用第一性原理平面赝势密度泛函理论,研究了四方晶体CuAlSe2的结构、弹性性质以及热力学性质。首先通过状态方程拟合找到零温零压时的平衡体积、晶格常数、体弹模量B0以及其对压强的一阶导数 。接着分析了相对晶格常数a/a0 、c/c0以及相对体积V/ V0随压强的变化趋势。我们也研究了弹性常数随压强增大的变化趋势,C11、C33、C12、C13随着压强的增大而增大,C44和C66确随着压强的增加保持一个平稳的值基本不变。计算也表明在15GPa以前CuAlSe2的弹性常数都满足力学稳定性,表明在15GPa以前都不发生相变,与实验结果相吻合。在零温零压下我们计算得到的弹性常数和体弹模量和其它理论值实验值都比较符合。然后根据准谐德拜模型,我们分析了热膨胀系数以及比热容随压强和温度的变化关系。最后我们分析了CuAlSe2晶体在零温零压和高压下的态密度图,简单了解了一下电子结构的变化情况。     

高压下铝的弹性系数的分子动力学模拟

采用Y．Mishin的EAM势和分子动力学方法,对零温下-15．-20GPa范围内铝的弹性系数进行了研究,得到了弹性系数随压强的变化关系．利用Murnagahan等温状态方程对压强和体积关系进行了拟合,得到铝的零压体模量为73．5GPa．该结果与相关文献资料报导的值在误差范围内符合得很好．通过和实验值的比较,说明该相互作用势的适用范围可以到15GPa．     

高压下Gd“不规则”相变的研究

采用Ｍａｏ－Ｂｅｌ型金刚石对顶砧（ＤＡＣ）及高压在位（ｉｎｓｉｔｕ）粉末Ｘ光衍射照相方法研究了Ｇｄ在０～３７ＧＰａ压力区间内的压致相变和等温压缩行为．实验结果表明：Ｇｄ分别在１２．４８ＧＰａ及２５．６３ＧＰａ发生了由ｈｃｐ→Ｓｍｔｙｐｅ→ｆｃｃ两次结构相变．用Ｍｕｒｎａｇｈａｎ等温状态方程对其压缩数据进行最小二乘法拟合，得到Ｂ０＝（２３．６２±２．１５）ＧＰａ，Ｂ′０＝３．６９±０．３２．本文给出这一压致结构相变模型，初步讨论了这一“不规则”相变的成因．     

F,Cl原子与臭氧和甲烷反应机理和反应动力学的理论研究

用量子化学从关计算UMP2（full)方法研究F和Cl原子与甲烷分子和臭氧之间的反应机理，优化了反应物、产物、中间体和过渡态的几何构型，在Gaussian-3(G3)和G3MP2水平计算了它们的能量，研究结果表明：F原子与Cl原子一样与臭氧之间有很强的反应活性，而F原子与甲烷分子反应过程中有氢键生成，键能为3.71KJ/MOL，F原子与甲烷分子之间反应活性比与臭氧分子之间反应活性强。F原子易与甲烷分子生成含有氢键的化合物，且很快分解生成化学性质非常稳定的HF，能同F O3反应竞争，而CL原子甲烷分子反应过程中则无氢键生成现象，且在CL原子与臭氧和甲烷之间竞争反应时，CL原子与臭氧之间反应优先，同时我们还对F和CL原子与甲烷分子臭氧之间反应动力学速率常数进行了计算，我们的理论计算结果能合理地解释大气中CL原子是损耗臭氧的主要化学物质，而活性更强的F原子为什么对臭氧损耗较小的原因。     

多体相互作用对固氩物态方程的影响

采用ab initio自洽场(SCF)HFD方法及原子团簇理论,运用Gamess程序定量地计算了最近邻原子间R=2.40-4.00间高压下fcc晶体固氩的两体、三体结合能及物态方程.对原子势能多体展开式的收敛性和截断性做了分析说明.结果显示,固氩在高压区域,两体势对结合能的影响是正的,而三体势对结合能的影响则是负的.在高压区域,两体势对固氩的结合能贡献了过多的排斥效应,加入三体分量的修正后,理论计算能够较好地解释到80GPa的压强.     

自由基CS与O2最佳反应通道的理论研究

应用量子化学从头算和密度泛函理论（DFT），对CS自由基与O2分子反应的单、三重态势能面进行了研究．在UB3LYP／6—311G（d，p）水平上优化了反应通道上各驻点的几何构型．在OCSD（T）／6—311G（d，p）水平上计算了各物种的单点能，并对总能量进行了零点能校正．研究结果表明：主要反应通道在三重态势能面中．主要产物是P3（OCS＋^3O），次要产物是P1（CO＋SO）．     

高压下MgO状态方程的分子动力学研究

利用引入呼吸壳层模型BSM（Breathing Shell Morid）的分子动力学（MD）结合离子间相互作用势模拟了MgO的状态方程．温度300K时模拟的MgO体积压缩率和实验值基本一致,且模拟的状态方程和实验值也吻合得很好,并进一步模拟了更高压强更高温度下MgO的状态方程．     

高性能混凝土的弹性模量与泊松比

分析了一些国内外相关资料,对目前国内外研究人员通过试验得出的高性能混凝土弹性模量计算公式和柏松比的试验结果进行了对比与总结,得到可以用高强混凝土弹性模量计算公式计算普通集料高强混凝土弹性模量,以及高流动混凝土的弹性模量比普通混凝土的弹性模量低、高性能混凝土的泊松比与普通混凝土的泊松比相差不多等一些有价值的结论.     

高温高压火药气体状态方程的一个物理模型

本文主要研究了高温高压火药气体的状态方程,通过对有关状态方程的分析和比较,建立了适用于高温高压火药气体的状态方程:Z=1/(1-y)~4+4y(B/b-1),其中,y=bp/4,第二维里系数B和余容b都是温度的函数。利用本文提出的状态方程计算压力并与实测值比较,结果令人满意。最后,本文还计算了亥姆霍兹自由能,对其他一些热力学量则给出相应的解析计算公式。     

理论计算物质微观结构的方法

本文对量子化学理论和密度泛函理论做一概略性地论述,并介绍一些带子化学计算软件的特色,最后简单了介绍分子动力学模拟．