铀锆合金的电子结构和化学键的第一性原理研究

基于密度泛函理论系统地研究了铀锆合金(γ-UZr和δ-UZr2)的晶体结构、电子结构及化学键性质。鉴于U-5f电子的强关联性,使用局域密度近似(LDA)和LDA+U(U=4eV)方法对比研究了铀锆合金的基态性质。尽管这两种方法计算所得的晶格常数均略小于实验值,但总体上与实验还是符合的很好。与纯LDA相比,加U=4eV的计算结果显示5f电子的库仑排斥作用对合金体系电子态密度分布的影响极小。因此可忽略U-5f的库仑排斥作用。两种构型合金体系的总态密度分布表明它们在费米能级附近的电子占据主要是U-5f和Zr-4d,并有明显的杂化。在γ-UZr和δ-UZr2中,U—Zr键间均显示微弱的共价性,其中U—Zr2共价性最强(0.048e/au3),U—Zr次之(0.040e/au3),U—Zr1最弱(0.032e/au3),而δ-UZr2中的Zr1离子性最强。     

立方ScN、GaN的结构和高温热力学性质的第一性原理研究

通过第一性原理计算了ScN和GaN立方氯化钠相的结构、声子及高温热力学性质;并采用超胞方法计算声子态密度,通过准谐近似计算得到了ScN和GaN的热膨胀系数、热熔及熵值随温度的变化关系,所得结果与现有实验值符合较好.     

CrN电子和光学性质的第一性原理研究

本文采用平面波赝势密度泛函理论方法研究了CrN平衡态的结构,电子和光学性质,并与现有的结构数据实验值和理论值进行比较,结果符合较好.计算得到了CrN能带结构、态密度随电子能量的变化关系以及复介电函数、折射率、吸收系数、反射系数和损失系数随光子能量的变化关系,并对其变化特征进行了讨论.     

CrN弹性和热力学性质的第一性原理研究

本文采用平面波赝势密度泛函理论方法研究了立方相CrN平衡态的结构和弹性性质,计算结果与已有的实验值和理论值符合较好.首次利用准谐德拜模型计算了CrN的热力学性质,得到了不同温度下,CrN的体积随压强的变化关系,以及德拜温度、摩尔热容量、熵和内能随压强及温度的变化关系.     

高压下Si的结构转变与弹性性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函的第一性原理,计算了在压力作用下Si的结构相变和弹性性质。晶胞总能的计算结果表明,Si在11.7 GPa压力下发生了从立方金刚石结构（Si-Ⅰ）到四方结构（Si-Ⅱ）的转变。能带结构和态密度的计算结果显示,Si-Ⅰ是具有间接带隙的半导体,带隙为0.71 eV,Si-Ⅱ呈现金属的能带结构特性;Si-Ⅰ和Si-Ⅱ费米面附近的能带结构主要来自于2p电子的贡献。高压下Si-Ⅰ的弹性系数计算结果表明,弹性系数C11,C12和C44均随压力的增加呈现线性增大的规律。     

Fe、Sb掺杂GaAs电子结构和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论,计算研究了Fe、Sb掺杂前后GaAs体系的电子结构和光学性质.计算结果表明：掺杂使体系发生了晶格畸变,在掺杂后的体系中,Fe掺杂GaAs的结合能最小,因此该体系稳定性最强;与纯GaAs体系相比,掺杂后的体系禁带宽度均减小,其中Fe-Sb共掺GaAs体系的禁带宽度最小,说明该体系电子跃迁所需的能量最少;掺杂后体系的静介电常数均增大,体系的极化程度得到了提升,且吸收光谱均向低能区域移动,拓展了对可见光的响应范围;其中,Fe掺杂GaAs发生的红移现象最明显且静介电常数最大,因此Fe元素掺杂对GaAs体系的改性效果最显著,同时也证明了掺杂是调控体系性质的有效手段之一.     

基于第一性原理对U_3O_8的磁性和动力学性质的研究

基于第一性原理的密度泛函理论,分别用(GGA)和GGA+U方法对U3O8的磁性和动力学性质做了一定的研究,此外,在研究磁性的过程中,GGA+U+SO方法也被考虑其中.优化得到的不同磁性态下的晶格参数和能量均与实验值吻合的非常好.用铁磁和反铁磁下的能量差,E=EAFM-EFM,作为磁性判断的一个标准,计算发现U3O8的顺磁态为其基态.对于动力学性质的研究,不同于以往研究所采用的D3d3点群,本文采用C2v晶体点群,对U3O8的光谱属性重新进行归属和更正,得到了与实验值基本一致的结果.     

掺杂CeO2光学性质和电子结构的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理对CeO2进行掺杂改性研究.通过计算未掺杂及不同掺杂情况下CeO2的几何晶体结构、能带和态密度、光学吸收谱.比较发现Fe和N元素单掺杂以及共掺杂后,晶胞都发生了畸变,体积变大;三种情况的掺杂后,导带均下移,导带变宽,密度减小;每种掺杂情况的光吸收曲线都比未掺杂的曲线高,都可以提高Ce...     

锆酸锶掺Co后磁性质的第一性原理研究

本文使用在位库仑作用、局域密度近似下的投影缀加平面波方法,计算了钙钛矿材料锆酸锶(SrZrO3)正交相掺Co前后的晶体结构、电子能带结构及掺Co后的磁性质.结果表明:当Co-Co之间的间距L为0.4097nm,即最近邻,且体系为铁磁构型时对应的总能最低,表明Co掺杂进入钙钛矿B位后,容易出现Co离子的团簇聚集,出现铁磁性;电子能带结构图显示Co部分替代Zr4+后变为Co4+(3d5),相对于标准化合价的Co3+(3d6),有一条空的d轨道未占据,又由于掺杂Co后其d轨道与近邻O的p轨道有强烈杂化,有部分Co的d轨道及O的部分p轨道越过价带进入带隙,在0~2.60eV之间,自旋向上出现3条Co 3d能带,自旋向下出现7条Co 3d能带,且导带底向低能移动;部分Co离子替代钙钛矿B位的Zr4+后,体系出现磁性,由于Co离子形式化合价为+3,替代Zr4+后,这种空穴掺杂将在价带顶引入空的掺杂能级;态密度结果表明该能级为Co4+离子部分空的d轨道,通过O的p轨道,造成体系中Co3+、Co4+离子的出现,而它们之间的双交换耦合使得体系出现铁磁性.     

高压下Ge的结构转变及弹性性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算在压力作用下Ge的结构转变、能带结构、电子态密度和弹性性质.结果表明:在9.0GPa压力点,Ge发生了从立方金刚石结构(Ge-Ⅰ)到β-Sn结构(Ge-Ⅱ)的一级结构相变;材料的导电性能由半导体转变为导体;Ge-Ⅰ的弹性常数随压力线性增加。     

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。     

Zr53Cu18.7Ni12Al16.3过冷熔体的原子结构以及动力学性质的研究

本文采用第一性原理分子动力学方法,模拟了Zr53Cu18.7Ni12Al16.3过冷液体的原子结构,以及其对动力学性质的影响.通过对Al原子周围的偏对分布函数的分析,发现该过冷液体的原子结构可用以Al原子为中心的团簇来表征.这种局域结构稳定程度的空间不均匀性,导致了过冷液体的动力学在空间分布上的不均匀性,即出现速度较慢的原子.这种慢原子的出现,使得该过冷液体在过冷相区内发生动力学迟缓,从而抑制了晶化.     

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。     

锌铝复合氧化物的紫外光谱特性及量子化学

利用量子化学的分子轨道理论,采用量子化学从头算法(HF/3-21G),对锌铝复合氧化物的紫外光谱特性进行了理论研究,圆满解释了锌铝复合氧化物紫外吸收性能与结构的关系.结果表明,与ZnO相比,由于铝的同晶取代,原子轨道相互作用使得前线分子轨道能级降低和能级差变大,锌铝复合氧化物紫外吸收范围蓝移,同时表明锌铝复合氧化物具有良好的紫外吸收性能.     

多氯联苯类化合物分子结构的理论研究

采用Gaussian-98软件包中ab initio分子轨道法（HF/6-31G）对多氯联苯PCBs28、PCBs52、PCBs101、PCBs103、PCBs118、PCBs138、PCBs153、PCBs180和PCBs204等9种物质的分子结构进行了计算,并通过分析计算所得的结构参数：键长、键角、二面角、能量值以及偶极矩揭示了该9种物质的结构特征,比较了PCBs同族体在结构上的微小差别,探讨了多氯联苯分子结构与毒性的关系,理论计算结果与实验结果基本一致,同时所得的PCBs同族体的结构参数对研究PCBs同族体的环境行为具有重要的参考价值。     

(Cl_2F)~ 结构和稳定性的量子化学从头计算和密度泛函理论研究

在 B3L YP,MP2 ,QCISD,QCISD(T) ,CCSD(T) ,CBS- Q,G2 (MP2 )和 G2的理论水平下 ,对 (Cl2 F) 的单重态和三重态进行了计算。结果表明 ,(Cl2 F) 的两种构型 (Cl FCl) (C2 V构型 )和 (Cl Cl F) (CS构型 )都有可能存在 ,且(Cl Cl F) 比 (Cl FCl) 更为稳定。     

第二过渡金属双核卤化物从头算研究

采用 ab initio 有效核芯势(ECP)方法研究第二过渡金属双核卤化物的电子结构。首先讨论 ECP价基的准确性和可靠性,而后用其计算[M_2Cl_8]~(n-)体系(M=Mo、Tc、Ru、Rh)。结果表明:[Mo_2Cl_8]~(4-)如[Tc_2Cl_8]~(2-)的金属间存在四重键σ~2π~4δ~2,而其等电子体系[Ru_2Cl_8],[Rh_2Cl_8]~(2+),金属间键级为 0。同时还计算了[M_2X_9]~(3-)体系(M=Nb、Mo、Tc、Ru,X=Cl、Br),其电子结构表明:金属间除了 M-Cl-M 桥键联结外,还直接形成金属键。从 Nb?Ru,随原子序数增大金属键从双键变为单键,以至不成键。     

甲酰胺二聚体性质的分子力学模拟研究

应用ABEEM/MM浮动电荷力场和从头算方法对甲酰氨二聚体的性质进行了研究,甲酰氨二聚体都具有一定的对称性,其中FAD1和FAD4具有C2h对称性而FAD2和FAD3具有Cs对称性。ABEEM/MM力场的模拟结果与较精密从头算法所得的结构都非常相近,因此ABEEM/MM力场能够很好地描述氨基化合物二聚体的结构性质。