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。     

打开物质微观世界大门的金钥匙--薛定谔方程

介绍了薛定谔方程的表述形式,分析了不同体系的薛定谔方程的建立方法,并介绍了求解复杂体系的薛定谔方程的近似模型和方法.针对求解薛定谔方程的Hartree-Fock近似自洽场模型,借助Gaussian98W量子化学计算软件,以H2O和C2H4分子的量子化学从头算为实例,分析了薛定谔方程在揭示物质微观世界的实际应用价值,从而有助于更好地认识薛定谔方程的重要意义.     

NO基团的位置对(BEDSe-TTF)2[Fe(CN)5NO]总能量的影响

采用基于密度泛函理论的从头计算分子动力学方法,研究了(BEDSe-TTF)2[Fe(CN)5NO]中NO基团的具体指向对材料的总能量的影响,即其具体指向对(BEDSe-TTF)2[Fe(CN)5NO]的稳定态的影响.我们发现所有的NO基团平行于xoy平面而不指向任何有机分子时,(BEDSe-TTF)2[Fe(CN)5NO]是最稳定的.     

用多极理论计算二维Poisson方程边值问题

文章提出用多极理论计算二维Poisson方程边值问题,推导出计算二维Poisson方程边值问题的多极理论计算公式,给出其计算实施过程。实例计算结果表明：用多极理论计算二维Poisson方程边值问题,其计算精度相当高,多极理论是计算二维Poisson方程边值问题的一种有效方法,可以很方便地应用于电磁工程问题的设计与计算。     

应用ABEEMσπ/GB-SA方法估算4个带电二肽的溶剂化自由能

采用B3LYP/6-311++G(d,p)理论水平优化获得体系的稳定几何结构.在相同的理论水平下,使用SMD溶剂模型,计算这些分子在水溶剂中的溶剂化自由能,并以其作为标准值.将各分子的稳定结构作为初始结构,在298 K、NVT系综下,应用ABEEMσπ可极化分子力场,对氨基酸侧链分子的水溶液进行分子动力学模拟,模拟的时间为1ns.平衡后的结构作为训练集,以调节和确定ABEEMσπ的相关参数,最终得到与从头计算相一致的溶剂化自由能.使用相同的参数,计算带电氨基酸二肽的溶剂化自由能,ABEEMσπ的计算结果与从头计算结果具有良好的一致性,表明该参数具有可转移性,这为研究多肽和蛋白质分子的溶剂化自由能奠定了基础.     

形状记忆聚合物的宏观力学本构模型

建立有效描述形状记忆聚合物（Shape Memory Polymer,SMP）的热力学行为、且便于工程应用的宏观力学本构模型具有理论和工程意义.在前期研究的基础上,应用固体力学和热黏弹性理论建立了描述复杂应力状态下SMP在实现形状记忆效应热力学过程中,即在高温变形过程、应力冻结过程、低温卸载过程和形状恢复过程中热力学行为的宏观力学三维本构方程.利用DMA实验结果,建立了描述SMP在玻璃体转化过程中,材料参数和温度间关系的材料参数方程.应用所建立的力学本构方程和材料参数方程,数值模拟了SMP的高温变形过程、应力冻结过程、低温卸载过程和形状恢复过程,并分析了加载率和温度变化率对SMP热力学行为的影响.数值模拟结果和与现存SMP力学本构方程和材料参数方程的对比表明,本文建立的由力学本构方程和材料参数方程构成的SMP宏观力学三维本构模型,能有效地描述SMP的热力学行为,可为SMP的工程应用提供理论基础.     

用第一性原理计算硅单空位缺陷

采用分子动力学模型及共轭梯度,并在局域密度挖下,用密度泛函的方法从头计算了硅单晶的晶格常数、单空位缺陷能等。计算结果表明,在硅单晶中,单空位邻近的硅原子会发一弛豫,使对称性下降;两个单空位有可能形成一个双空位。     

复合曲梁剪应力积分方程的理论解

和单层匀质曲梁相同 ,复合曲梁剪应力的计算仍然可以归结为对积分方程的求解问题 ,通过对积分方程的直接求解 ,可以导出剪应力计算的一般公式 .这些公式不仅满足该梁的平衡条件 ,同时也满足力的边界条件 .这一理论将用于研究由 2种不同材料制成的悬臂曲梁 ,以及试验轴瓦在自由端受集中力情况下的剪应力 ,经计算发现 ,理论值和按ANSYS程序的三维有限元分析结果非常接近 .理论研究表明 ,当梁的曲率半径和截面高度相差不大时 ,剪应力不容忽视 ,而应予以计算     

分子动力学模拟方法及其应用

本文阐述了分子动力学模拟的原理,清楚地解释了力场、牛顿运动方程及其数值解法、系综、周期性边界条件、积分步长等基本概念.分析和总结了分子动力学模拟的功能、特点和应用,特别是在材料科中的应用情况进行了简要概述.     

蒸发与凝结现象的分子动力学研究

采用分子动力学方法研究了气液共存体系的蒸发与凝结现象,模拟验证了经典理论对界面分子碰撞流率预测的有效性,并通过对气液界面上的相变微观过程的分析统计,获得了气相分子凝结的判据,以此为依据提出了采用分子动力学方法统计凝结的新方法,模拟计算了3个不同温度下氩的凝结系数,对不同温度条件下的分子动力学模拟表明,氩的凝结系数随系统温度的升高而减小。     

分子动力学模拟在钙基地聚合物研究中的进展

随着材料研究从宏观到微观逐步发展的趋势,分子动力学模拟成为研究材料微观结构的重要手段。基于分子动力模拟在钙基地聚合物的研究,综述了分子动力学的基本理论,详细介绍了分子动力学模拟对钙基地聚合物中C—S—H、N—A—S—H和C—A—S—H凝胶的研究进展。通过模拟得到的数据,同已有的实验数据进行对比,验证了计算机模拟的可操作性。最后,指出当前研究中存在的问题并对下一步的工作进行了展望。     

流体间界面张力的热力学研究进展(表面活性剂体系)

表面活性剂在工业和日常生活中的应用十分广泛。研究表面活性剂体系的界面张力在理论上和实践上都有重要意义。文中介绍了近年来国内外在含表面活性剂体系界面张力的热力学方面的研究进展 ,主要包括如下 3个方面 :表面活性剂体系界面张力的数据来源 ;界面状态方程在表面活性剂体系中的应用以及分子模拟方法在表面活性剂体系界面张力研究中的应用。强调了统计缔合流体理论及分子模拟方法在此研究领域的重要性。     

Exploration of molecular dynamics during transient sorption of fluids in mesoporous materials

In recent years, considerable progress has been made in the development of novel porous materials with controlled architectures and pore sizes in the mesoporous range. An important feature of these materials is the phenomenon of adsorption hysteresis: for certain ranges of applied pressure, the amount of a molecular species adsorbed by the mesoporous host is higher on desorption than on adsorption, indicating a failure of the system to equilibrate. Although this phenomenon has been known for over a century, the underlying internal dynamics responsible for the hysteresis remain poorly understood. Here we present a combined experimental and theoretical study in which microscopic and macroscopic aspects of the relaxation dynamics associated with hysteresis are quantified by direct measurement and computer simulations of molecular models. Using nuclear magnetic resonance techniques and Vycor porous glass as a model mesoporous system, we have explored the relationship between molecular self-diffusion and global uptake dynamics. For states outside the hysteresis region, the relaxation process is found to be essentially diffusive in character; within the hysteresis region, the dynamics slow down dramatically and, at long times, are dominated by activated rearrangement of the adsorbate density within the host material.     

黏弹性材料复模量和复柔量的分数阶微积分表述

在分数阶微积分的理论框架下，将分形动力学的机制引入到生物黏弹性本构方程的研究中．应用广义分数阶单元网络方法，取消Schiessel等人对分数阶单元网络所做的参数限制，考察了黏弹性体的复模量、复柔量问题，将模型解的构造扩充至广义函数空间，从而给出更多具有明显物理意义的解，     

Transforming binding affinities from three dimensions to two with application to cadherin clustering

Membrane-bound receptors often form large assemblies resulting from binding to soluble ligands, cell-surface molecules on other cells and extracellular matrix proteins. For example, the association of membrane proteins with proteins on different cells (trans-interactions) can drive the oligomerization of proteins on the same cell (cis-interactions). A central problem in understanding the molecular basis of such phenomena is that equilibrium constants are generally measured in three-dimensional solution and are thus difficult to relate to the two-dimensional environment of a membrane surface. Here we present a theoretical treatment that converts three-dimensional affinities to two dimensions, accounting directly for the structure and dynamics of the membrane-bound molecules. Using a multiscale simulation approach, we apply the theory to explain the formation of ordered, junction-like clusters by classical cadherin adhesion proteins. The approach features atomic-scale molecular dynamics simulations to determine interdomain flexibility, Monte Carlo simulations of multidomain motion and lattice simulations of junction formation. A finding of general relevance is that changes in interdomain motion on trans-binding have a crucial role in driving the lateral, cis-, clustering of adhesion receptors.     

物理规律的协变性和可变性

应用牛顿第二定律和伽利略变化以及洛伦兹变化建立了相对论动力学基本方程，根据电磁场的麦克斯韦方程推出了交变电磁场的波动方程．然后，根据伽利略变换和洛伦兹变换以及参考系变化时物理规律数学表达形式变化的特性，详细分析了某些物理规律的协变性和可变性．结果表明：相对论动力学方程、质点系的动能定理、洛伦兹公式、交变电磁场的波动方程和麦克斯韦方程组具有协变性．而牛顿第二定律、机械能守恒定律、理想气体状态方程、玻意耳定律、盖吕萨克定律、查理定律、气体分子的麦克斯韦速度分布律、热力学第一定律、静电场的库仑定律和高斯定理以及环路定理、静磁场的毕奥-萨伐尔定律和高斯定理以及安培环路定理、德布罗意波长、薛定谔方程具有可变性．     

Analysis of transition state theory for condensation

By statistically analyzing the condensation process and reconsidering the transition state theory for condensation and evaporation, we first presented a completed theoretical formula of the condensation coefficient. Namely, the unknown parameters contained within the transition state theoretical calculation of the condensation coefficient are determined. The condensation coefficients calculated from this formula agree well with those from molecular dynamics simulations. With this formula, the classical expression of the condensation flux developed from the gas kinetic theory can be used to predict the condensation flux.