磁场作用下水溶液结晶过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法对不同磁场、温度条件下水溶液的结晶过程进行了模拟研究。计算结果表明，水溶液的结晶成核速率和晶体生长速率与磁感应强度之间具有多极值关系，特别在常温以及磁感应强度为0．25T时，磁场对水溶液结晶参数的影响最为明显。     

碳酸钙水溶液结晶的MD模拟

研究了温度对碳酸钙水溶液中Ca2+和CO2-3结晶的影响,应用分子动力学(MD)方法模拟了在不同温度下由方解石110晶面和300个水分子、2个Ca2+及2个CO2-3组成的水溶液系统,计算了温度为283 K～373 K的水溶液中水分子、Ca2+和CO2-3的扩散系数以及两种离子与表面的结合能.通过水分子和Ca2+及CO2-3的扩散系数的计算证明在温度为353 K时水溶液中离子最容易反应形成离子对,进而长成微晶,而在343 K时离子最不易结晶.通过结合能的计算,可以看出在313 K时离子与表面的结合能最大,此时离子最容易被晶体表面吸附而在表面上形成新的结晶,而在373 K时结合能最小.     

磁场对水内能作用的分子动力学模拟

将水系统视为正则系综 ,采用分子动力学模拟方法计算了磁场条件下水的内能、比热和径向分布函数。结果表明 ,磁场可以影响径向分布函数 g(r)的分布 ,使水的结构发生变化 ,从而导致水的内能、比热发生改变。水的内能、比热、径向分布函数伴峰的高度与磁场强度的关系均呈多极值特征 ,且在常温下磁感应强度为 0 .2 5T时 ,磁场作用最明显。     

磁场对水内能作用的分子动力学模拟

将水系统视为正则系统，采用分子动力学模型方法计算了磁场条件下水的内能，比热和径向分布函数，结果表明，磁场可以影响径向分布函数g(r)的分布，使水的结构发生变化，从而导致水的内能，比热发生改变，水的内能，比热，径向分布函数伴峰的高度与磁场强度的关系均呈多极值特征，且在常温下磁感应强度为0．25T时，磁场作用最明显。     

基于分子动力学模拟研究电场对NaCl水溶液性质的影响

应用分子动力学模拟方法研究了在常温常压下、不同粒子数的NaCl水溶液在无外电场和有外电场（）作用下的微观结构和动力学性质.研究发现在外电场作用下，NaCl水溶液呈现更加有序的结构；离子近程水化的结构也发生了变化，阴阳离子第一水化圈的水分子数减少；配位数也降低.     

外磁场作用下乙醇团簇的分子动力学模拟

采用NVT正则系综对乙醇分子团簇进行了分子动力学模拟．模拟结果表明,外加磁场和温度对乙醇分子簇的影响比较大．同一磁场下,乙醇分子簇的自扩散系数随温度的升高而逐渐增大;同一温度下,随着外加磁场的不断增强体系的自扩散系数逐渐减小．值得注意的是：当磁场增加到0．5T时,298K温度下的自扩散系数变化最为明显．同时,在273K和298K时随着外加磁场的增大乙醇分子簇的径向分布函数的峰值逐渐增大;而在323K时径向分布函数基本重合．     

磁场处理对蔗糖结晶过程作用的研究

本文以典型的有机工业结晶产品──蔗糖为研究对象，以新兴的磁场处理技术为手段，进行磁场处理对溶液结晶过程影响的基础理论研究。通过蔗糖单晶的静态试验和群品的动态试验，以及对精液某些特性的测量，发现适当的磁场处理能降低蔗糖的溶解度和糖液的粘度，并在某种程度上改变蔗糖晶体的内部结构，从而提高蔗糖晶体在糖液中的生长速率。展示了以磁处理技术强化工业溶液结晶过程的应用前景。     

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。     

磁场处理强化水溶液蒸发效能的研究

溶液经过磁处理后，结构发生变化，从而其物理及化学性质产生影响，本文研究了溶液（水及糖液等）经过磁场处理后其传热特性的变化，探讨磁处理过程的作用规律，为磁处理技术能够更好地应用提供必要的实验基础。     

磁场对CaCO3结晶过程的影响

研究了磁化对ＣａＣＯ３结晶过程的影响。发现磁处理掏了晶体的成核过程但加速了晶体的生长，生成晶粒数量少，体积大。磁场对ＣａＣＯ３结晶过程的影响主要是通过成垢阴离子起作用。磁记忆效应至少可持续７２ｈ。     

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.     

纳米粒子介电泳的分子动力学模拟

为研究微流体环境下纳米粒子的介电泳现象并分析其介电泳特性,采用非平衡态分子动力学方法对纳米胶体粒子及其周围溶剂粒子进行建模.介电泳模拟之前,通过对系统能量和温度的趋衡过程进行模拟,使纳米胶体所处的微流体系统达到稳定状态,并得出系统能量以及温度变化过程的趋衡图.对纳米胶体模型施加非均匀电场,使胶体电偶极化.变化非均匀电场强度,研究胶体模型失效的一般规律.发现随着非均匀电场强度的增加,小离子有不断脱离大离子表面的趋势,胶体模型失效的临界电场强度参数为Eo=15s/(eó).此外,对不同极性的纳米胶体的介电泳现象进行模拟,发现在正介电泳情况下,胶体的电偶极距不断增大,且电偶极距大的胶体有较大的介电泳速度和位移.     

Molecular dynamics simulation of microcrack healing in aluminium

The molecular dynamics method is used to simulate microcrack healing during heating or under compressive stress. A center microcrack in an Al crystal could be sealed under a critical compressive stress or by heating it over a critical temperature. During microcrack healing, dislocation and vacancy are generated and moved, and sometimes twin appears. The critical temperature necessary for microcrack healing depends upon the orientation of the crack plane. For example, the critical temperature of the crack along the ( 111 ) plane is the lowest. When there are pre-existing dislocations around the microcrack, the critical temperature necessary for microcrack healing will decrease. The energy condition for crack healing is б2π a ( 1-v2 ) / E + UT/ A ≥ 2 γ + γp, where б is the applied compressive stress, a the length of the crack, γ the Poisson' s ratio, E the Young' s modulus, UT heat energy driving crack healing, A the area of the crack, γ the surface energy, and γp the plastic deformation work. Pre-existing dislocations can reduce γp.     

Molecular dynamics simulation of a single polymer in hydrophilic nano-slits

The behavior of a single polyethylene polymer in aqueous solution confined between two hydrophilic walls is studied with molecular dynamics （MD） simulations. The thickness of the nano-slit ranges from 1.26 to 3.15 nm, which is comparative to the polymer dimension. A monotonic transition from 3D- to 2D-like configurations is observed as the distance between the two walls narrows. Monomers are compressed into several layers and the preferred bond orientations alternate between parallel and normal to the walls accordingly. The diffusivity in the direction parallel to the wall is always larger than the one perpendicular to it. Calculation of the entropy and enthalpy changes during the folding of the polymer chain alone cannot explain the spontaneous process. The corresponding increase in water entropy due to volume expansion may be large enough to result in the overall free energy decrease.     

Electron dynamics in collisionless magnetic reconnection with a PIC simulation

Two-dimensional particle-in-cell (PIC) simulation is used to investigate electron dynamics in collisionless magnetic reconnection, and the proton/electron mass ratio is taken to be m _i /m _e = 256. The results show that the presence of a strong initial guide field will change the direction of the electron flow. The electron density cavities and the parallel electric field can be found in the electron inflow region along the separatrix, and the electron inflow and density cavities only appear in the second and fourth quadrants. What is different from the results with a smaller mass ratio is that new structures appear in the diffusion region near the X line: (1) Narrow regions of density enhancement and density cavities can be found synchronously in this region; and (2) corresponding to the electron density changes near the X line, the strong parallel electric fields are found to occur in the first and third quadrants. These electric fields perhaps play a more important role in acceleration and heating electrons than those fields located in the density cavities. Supported by National Natural Science Foundation of China (Grant No. 40725013) and Open Research Program Foundation of State Key Laboratory for Space Weather, Chinese Academy Sciences     

吸附诱导表面应力的分子动力学模拟

应用分子动力学方法结合镶嵌原子势,模拟研究了同质吸附Cu/Cu(100)和异质吸附Al/Ni(100)纳米薄膜中的吸附诱导表面应力.结果表明吸附原子对表面应力的影响主要源于两种原子间的相互作用;吸附原子和底物表面原子的结合将导致底物表面原子之间的化学键的强度减弱和平衡键长增加,从而导致表面压应力增加;吸附原子之间的相互作用也导致表面应力的变化,吸附原子间的吸引作用导致表面拉应力,而排斥作用导致表面压应力.这两种原子间相互作用所引起的表面应力与吸附原子的密度密切相关,吸附原子与底物表面原子的结合所引起的表面应力的大小与吸附原子的密度成线性关系,而吸附原子间的相互作用所引起的表面应力与吸附原子密度间呈非单调的依赖关系.