晶体铟的德拜温度和格林乃森参量随温度变化规律研究

研究了原子相互作用势与晶体德拜温度的关系．考虑到原子作非简谐振动，得到了格林乃森参量随温度变化的规律．以晶体铟为例，探讨了晶体德拜温度随温度的变化规律，理论计算与实验基本符合．     

晶体铜的表面能与表面张力

利用morse相互作用势,计算了原子作非简谐振动情况下晶体铜的热力学函数和表面能、表面张力;讨论了它的表面能、表面张力随温度变化的规律和非简谐振动对它们的影响.理论计算与经验公式的形式一致,与实验数值相近.     

非简谐振动对Fe热容和电阻率的影响

以铁为例,讨论了原子非简谐振动对晶体的定压热容量和电阻率的影响.结果表明:温度不太低情况下,研究晶体的热力学性质和电学性质时,只有考虑到非简谐振动效应,理论计算结果才与实验较为一致.     

非简谐振动对二维系统相变和热容量的影响

本文采用二维Collins模型,以氙元素为例,在考虑4-原子和非简谐振动的情况下,计算了二维系统的热力学函数,讨论了粒子密度、4-原子、非简谐振动对相变点的影响,较定量的研究了非简谐振动对热容量影响的大小.结果与实际三维情形极为相似.     

晶体热膨胀的研究

微观研究发现,晶体热膨胀应是原子非简谐振动的宏观表现。进一步分析原子间相互作用力,将原子间相互作用势按泰勒级数展开后与线膨胀系数定义式结合,得到一线膨胀系数的具体计算公式。原子相互作用势取Morse势,计算NaCl晶体的线膨胀系数,结果在室温和高温条件下与实验值均符合较好。     

原子非简谐振动对石墨烯吸附系统电荷分布的影响

建立了石墨烯吸附原子系统的物理模型,考虑到原子的非简谐振动和电子-声子相互作用,计算了吸附原子与石墨烯原子的相互作用能,用统计物理理论和方法,得到在石墨烯上吸附原子的概率和金属原子电荷填充数随温度变化的解析表示式.以碱金属为例,探讨了电子-声子相互作用和原子非简谐振动对电荷填充数的影响.结果表明:石墨烯吸附系统的电荷填充数随吸附原子距离的增大而线性地减小,随温度的升高和电子-声子相互作用能的增大而非线性地增大;若不考虑非简谐振动,则电荷填充数与位置、温度等无关.温度愈高、电子-声子相互作用能愈小,非简谐效应愈显著.     

非简谐振动对面心立方晶体结构热力学性质的影响

本文在面心立方晶格模型基础上,用统计物理理论和单粒子近似方法,以Ar晶体为例,讨论非简谐振动对晶体的晶格常数.密度.弹性模量和压强的影响,分析了产生负压的原因..结果表明:研究晶体热力学性质时,需要考虑非简谐效应,才能得到与实际较一致的结果:否则,照简谐理论所得的结果,就与实验事实不完全符合,有的甚至根本不符合.本文还对简谐理论处理引起的偏差大小作了估计.     

纳米铁磁粒子磁化强度弛豫时间的非简谐效应

在原子作非简谐振动的情况下，求出在均匀外磁场中单轴铁磁粒子的弛豫时间与阻尼系数、粒径大小、温度等的关系.以球状纳米铁磁粒子作计算，探讨了原子非简谐振动和阻尼系数对粒子磁化强度弛豫时间的影响.结果表明：铁磁纳米微粒的弛豫时间随温度、粒径大小和阻尼参数均有明显改变，纳米微粒的小尺寸效应对纳米铁磁粒子的弛豫时间有明显影响.     

非简谐振动对二元系统溶解限曲线的影响

在实验测定热膨胀系数基础上,计算原子振动的简谐系数和非简谐系数;利用Collins模型,以TiCu为例,求出原子作非简谐振动下的热力学函数,研究它的溶解度随温度的变化和非简谐振动对它们的影响.理论计算与实验结果基本一致.     

用Collins模型研究液氙的热力学性质

利用Collins模型,以氙为例,计算了非简谐振动情况下二维Collins模型系统的热力学函数,讨论了非简谐振动对二维流体的密度、定压膨胀系数和等温压缩系数、热容量等热力学量的影响.结果表明,用Collins模型研究液体的热力学性质时,只要考虑到原子相互作用势和作非简谐振动,所得的结果就与实际液体的情况有相同的变化趋势.     

非简谐振动对半导体基外延石墨烯热电效应变化规律的影响

本文建立了半导体基外延石墨烯的物理模型，考虑原子的非简谐振动，研究了它的杂化势以及热电势随化学势和温度的变化规律，探讨了原子非简谐振动对热电效应的影响. 对硅基外延石墨烯热电势的研究结果表明：简谐近似下，杂化势与温度无关；只考虑到第一非简谐项，杂化势随温度升高而增大；同时考虑到第一、第二非简谐项，则杂化势随温度升高而减小. 在给定温度下，外延石墨烯的热电势随化学势的变化在化学势为 处不具左右对称性，且在化学势为 eV附近有突变；给定化学势时，外延石墨烯热电势与单层石墨烯相似，均随温度升高而非线性减小，但外延石墨烯的值大于单层石墨烯的值；与简谐近似相比，非简谐效应会减小外延石墨烯热电势的值但减小量很小. 非简谐效应对热电势的影响随温度的升高而缓慢增大，大小在0.23%~0.25%之间.     

非简谐振动对二元系统热力学函数的影响

利用热膨胀系数实测数据，计算的子振动的简谐系数和非简谐系数；利用Ｃｏｌｌｉｎｓ模型，以ＴｉＣｕ为例，计算原子作非简谐振动下二元系统的热力学函数。     

非简谐振动对纳米铁磁粒子表面能的影响

在考虑到原子作非简谐振动的情况下,先求出在均匀外磁场中单轴铁磁粒子原子振动的简谐系数、非简谐系数和粒子的自由能.再以球状纳米铁磁粒子作计算,以探讨粒子表面能随温度和粒径变化的规律以及原子非简谐振动对粒子表面能的影响.结果表明:铁磁纳米微粒的表面能随温度的升高和粒径的减小而减小,作者认为纳米微粒的小尺寸效应以及由此产生的晶格振动的非简谐效应和晶格振动软化,对纳米铁磁粒子的表面能有重要影响.     

单畴铁磁粒子磁化强度弛豫时间的探讨

考虑到原子作非简谐振动,求出外磁场中单畴粒子的自由能和弛豫时间的表达式,讨论了阻尼系数和温度对粒子磁化强度弛豫时间的影响．结果表明：原子的非简谐振动会影响单畴铁磁粒子的自由能,但是不会影响弛豫时间．总的讲,弛豫时间随阻尼系数增大而增大,阻尼系数较小或中间变化范围时,温度的影响较小;而阻尼系数较大时,温度的影响较大;给定阻尼条件下,温度较低时弛豫时间较大．     

形变和非简谐振动对SiC有效电荷和热膨胀系数以及弹性模量的影响

应用哈里森(Harrison)键联轨道法和固体物理方法,考虑到形变和原子作非简谐振动,得到六角形二维类石墨烯AN-B8-N化合物的热膨胀系数、弹性模量以及有效电荷的解析表示式;以SiC为例,探讨了形变和原子非简谐振动对它们的影响.结果表明:SiC的热膨胀系数和弹性模量均随温度升高而缓慢增大,但变化较缓慢;若不考虑非简谐项,则SiC的热膨胀系数和弹性模量均为零,非简谐效应是SiC的热膨胀系数和弹性模量均随温度升高而增大的原因;形变会使SiC的正负离子的有效电荷的大小均减小,减小幅度分别为14.5%和8.56%,形变对正离子有效电荷的影响大于负离子.在所述的大小、剪切、轴向拉伸、原子振动形变这几种形变中,以轴向拉伸形变对有效电荷的影响最大,以大小形变和剪切形变的影响最小.温度愈高,原子的非简谐振动效应愈显著,形变对SiC的极性和有效电荷的影响愈大.     

非简谐振动对二维流体热膨胀系数和压缩系数的影响

应用Collins模型,计算了二维流体的热膨胀系数、等温压缩系数和热容量差．讨论了原子作非简谐振动对它们的影响结果表明：它们随温度的变化情况与实际液体的相应曲线一致．     

类抛物二维周期势阱中的原子状态

利用具有二维周期性的类抛物晶格势,研究了轻原子在金属晶体中的量子行为.结果表明:体系的对称性主导粒子的局域态;非简谐振动项导致高激发态的劈裂和偶然简并;降低势阱的对称性能使劈裂加剧;处于基态和低激发态的原子以较高概率分布于阱底附近区域,进行局域振动.     

原子非简谐振动对石墨烯/ZIF-67型复合材料蓄热性能及特征寿命的影响

利用石墨烯优良的特性与其他材料复合，可赋予复合材料优异的性质并兼具两者的优势；对石墨烯/ZIF-67型(CoO/RGO)复合材料的研究中，在考虑原子非简谐振动情况下采用固体物理学理论和方法，确定了该材料的德拜温度、定容比热和特征寿命随温度变化而变化的规律，并探讨了原子非简谐振动对上述指标的影响。结果表明：1) 石墨烯/ZIF-67型复合材料的德拜温度和定容比热的数值均随温度升高而增大，其中德拜温度随温度升高无较大变化，温度每升高1 K，德拜温度仅升高约0.003%；而定容比热随温度升高呈非线性增大，其中温度较低时定容比热变化较大，温度较高时定容比热有接近常量的趋势。2) 石墨烯/ZIF-67型复合材料的特征寿命约为232 d，并随温度升高而减少，但减少幅度不大，实际使用环境温度对该材料的特征寿命的影响很小。3) 若不考虑原子间的非简谐效应，石墨烯/ZIF-67型复合材料的德拜温度和特征寿命为常量；在考虑到原子非简谐振动项后，则它们均随温度变化而变化，且温度越高，非简谐效应产生的影响越明显；然而非简谐效应对该材料定容比热的影响不明显。研究结果有助于推动有关石墨烯/ZIF-67型复合材料的研究和应用。     

线度和非简谐效应对Ag纳米晶热力学性质的影响

应用固体物理和统计物理的理论,考虑原子作非简谐振动,从微观角度研究了Ag纳米晶的热膨胀系数、格林乃森常数、化学势等随温度的变化规律.结果表明:①在简谐近似下,Ag纳米晶不会有热膨胀,其格林乃森常数为零,非简谐效应导致热膨胀系数和格林乃森常数都随着温度升高而增大,但变化较慢.②球形Ag纳米晶的化学势大于平面块状晶体的化学势,且粒子线度愈小,两者相差愈大;其中,由界面弯曲引起的化学势修正μ′e随粒径的减小而增大,粒径较大时,μ′e将不变.③球形Ag纳米晶受温度的影响大于平面块状晶体,总化学势随温度升高而减小,但变化缓慢,由界面弯曲引起的化学势修正μ′e随温度升高而增大,且温度愈高,μ′e的变化速度愈快.④非简谐效应影响纳米晶热力学性质的本质在于它改变了原子的相互作用势形式和总相互作用能.     

固氩零点振动能的量子理论计算

以包含20个氩原子,平衡间距分别为2.9,3.0,3.1的不同团簇为模型,用HartreeFock方法计算了氩晶体零点能的增量和原子偏离平衡位置位移间的关系,零点能和振动频率与晶体摩尔体积间的关系。结果表明:晶体中原子在其平衡位置附近的运动可近似为简谐振动;晶体摩尔体积越小,晶体的零点振动能和振动频率越大;晶体摩尔体积越大,晶体的零点振动能和振动频率越小。