基于第一原理计算拟合Ag、Si和C原子间作用势的研究

为了实现Ag在SiC晶体中扩散的分子动力学模拟,根据第一性原理计算结果,采用"力匹配"方法对Ag、Si和C原子间相互作用势进行拟合,并用晶格常数、内聚能、体弹性模量、弹性常数和缺陷形成能等进行了势函数的验证.结果表明,拟合所得的势对Si、C和SiC晶体的内聚能、晶格常数和体弹性模量的计算非常准确,最大误差不超过0.6%;并且,该势对Si和C晶体中空位与间隙形成能及SiC晶体中Si与C空位形成能的计算值比采用J.Tersoff给出的势的计算值更精确;此外,该势对16种AgSiC三原子体系缺陷形成能的计算也比较精确.     

三角晶场中3d3离子精细光谱结构和局域结构的关系

目的 研究三角晶场中3d3离子光谱精细结构和晶体局域结构之间的关系.方法 利用自旋哈密顿理论,采用对角化能量矩阵的方法.结果 计算了YAG:Cr3 晶体的光谱精细结构和键角之间的关系.结论 三角晶场中3d3离子基态能级分裂对晶格局域结构变化非常敏感,而其它激发态能级对晶格局域结构不很敏感.     

基于一维光子晶体超晶格的多通道滤波器

利用传输矩阵方法,研究了由两种具有特定散射关系的一维光子晶体交替排列所形成的一维光子晶体超晶格的光学特性,讨论了势垒宽度,势阱宽度及势阱数目对其的影响.计算结果表明,通过改变超晶格的结构,可以调节在光子禁带中透射带的数目、透射带中透射峰的数目,并且这些透射峰都具有很高的品质因子.这种光子晶体超晶格结构有望作为多通道滤波器在密集波分复用系统及集成光学系统中获得应用.     

Cr,Mo,W晶体原子间位能函数、线性热膨胀、体弹性模量的计算

本文在含有温度参量的V,Nb,Ta晶体原子间位能函数的基础上,研究了哑对电子和磁电子对位能函数的贡献,提出了含温度参量的Cr,Mo,W晶体原子间位能函数,并利用Born的晶格动力学理论和经典统计理论,在较宽的温度范围内,计算了Cr,Mo,W的热膨胀,以及体弹性模量随温度的变化。所得结果与实验值符合得较好。     

闪锌矿结构链中的非线性表面局域模

利用数值计算研究了近邻原子质量和作用力常数均不同的一维链中的非线性表面局域模,该模型模拟闪锌矿结构晶体中〈111〉方向一列表面原子的非线性振动.在考虑近邻原子间相互作用势函数中的四次方非线性项后,在相应线性系统频带的禁带中和光学支上面发现了非线性表面局域模(S1模和S2模).在考虑近邻原子间相互作用势函数中的三次方和四次方非线性项时,非线性表面局域模中出现静态"直流"分量,表面局域模振动频率降低.结果还表明在相应线性系统频带的光学支上面和禁带中是否存在非线性表面局域模与三次方、四次方非线性项和最大的可能达到的位移有关.     

掺杂型锰氧化物La1-xSrxMnO3的电子结构研究

采用局域自旋密度泛函近似LSDA(local spin-density approximation)对La_(1-x)Sr_xMnO_3超晶格的电子结构进行了计算.计算结果与众多实验数据相一致.在完整的立方晶格结构中,计算发现,已经能够得到锰氧化物特有的半金属特性,这说明Jahn-Teller畸变对此类材料半金属性的形成不起主导作用.当考虑了晶格畸变后,发现晶体的电子结构对晶体c轴与a轴的长度比(c/a)的变化十分敏感,导电性发生了金属(c/a<1)—半金属(c/a=1)—绝缘体(c/a>1)的转变.     

二维嵌套复式晶格磁振子晶体带结构的计算

基于基元替代法的思想,提出一种复式晶格结构的磁振子晶体模型,该模型用小尺寸的铁圆柱阵列替代简单正方晶格中的每个单圆柱基元,构成二维嵌套复式正方周期结构的磁振子晶体,并导出这种磁振子晶体的结构因子表达式.以氧化铕基底材料为例,通过数值计算自旋波在晶体中的带结构,研究了带隙宽随体积填充的变化行为.结果表明,嵌套复式晶格磁振子晶体在体积填充率不变的情况下,产生的低频带隙比简单晶格磁振子晶体的带隙要宽,从而达到优化和调节带隙结构的目的.     

德拜晶格热容的局限性分析及修正

在对德拜晶格热容局限性分析的基础上,提出晶格热容应考虑晶格中所有声学波和光学波的贡献,而不能简单地将晶格看成各向同性的弹性介质.修正过的晶格热容不但是温度的函数,而且与晶格的体积相关.     

ZnO晶体结构参数的第一性原理计算

采用ABINIT软件计算了在Troullier-Martins赝势条件下不同晶格常数的纤锌矿结构ZnO晶体总能,获得晶体总能与晶格常数关系的数据,根据能量最小原理,获得ZnO稳定结构的晶格常数为a0=3.201,c0=5.161,c/a=1.612;对数据通过Muranghan状态方程进行拟和得到弹性模量B0=168GPa,计算结果比较接近实验值.     

二维二组元磁振子晶体薄板带结构的计算

采用平面波展开法,数值计算了由钴(Co)方柱正方排列于坡莫合金(Py)中构成的二维二组元磁振子晶体薄板的自旋波能带结构,其中外加磁场方向平行于薄板平面.计算结果表明,自旋波的传播强烈依赖于外加磁场的方向,可分为向后体静磁体波和类Damon-Eshbach波2种情况.在所考虑的磁振子晶体薄板结构中没有完全带隙产生,但沿外磁场方向传播的向后体波有部分带隙打开.     

Toda晶格中的激波与孤立波

数值计算结果表明，Ｔｏｄａ晶格中激波速度是活塞速度的２倍；给出了粒子运动速度的单孤立波表达式，从而最终得出了Ｕｓ与Ｕｐ的关系     

De Broglie波的相速与群速

Ｄｅ Ｂｒｏｇｌｉｅ波的相速和群速是两类不同的速率，相速等于单色波传播速率，群速等于粒子运动速率。文中给出了相速与群速的一般关系。     

非线性晶格中的孤立波解

本文从理论上得出了任意非线性相互作用的一维晶格中小振幅连续场近似的孤立波传播速度与其振幅的关系,并分别给出了常见相互作用势——Morse 势和 L-J 势晶格中的结果。把此结果同由文献[3]得出的结果以及数值结果进行比较,表明本文的结果同数值结果吻合得更好。     

Study on flow characteristics of solid/liquid system in lysozyme crystal growth

During the process of lysozyme protein crystallization with batch method,the macroscopic flow field of solid/liquid system was observed by particle image velocimetry(PIV). Furthermore,a normal growth rate of(110) face and local flow field around a single protein crystal were obtained by a long work dis-tance microscope. The experimental results showed that the average velocity,the maximal velocity of macroscopic solid/liquid system and the velocity of local flow field around single protein crystal were fluctuant. The effective boundary layer thickness δeff,the concentration at the interface Ci and the characteristic velocity V were calculated using a convection-diffusion model. The results showed that the growth of lysozyme crystal in this experiment was dominated by interfacial kinetics rather than bulk transport,and the function of buoyancy-driven flow in bulk transport was small,however,the effect of bulk transport in crystal growth had a tendency to increase with the increase of lysozyme concentra-tion. The calculated results also showed that the order of magnitude of shear force was about 10-21 N,which was much less than the bond force between the lysozyme molecules. Therefore the shear force induced by buoyancy-driven flows cannot remove the protein molecules from the interface of crystal.     

北京地区土层剪切波速与埋深之间的相关性分析

剪切波速是土体重要的动力学参数之一。以收集到的北京地区地震安全性评价报告中实测剪切波速资料为依据,进行统计分析;利用幂函数作为回归模型,给出该地区包括黏土、粉质黏土、粗中砂、粉细砂和粉土五种常见土类剪切波速与埋深之间关系的推荐模型;并和全国范围内常规土类的回归模型及《构筑物抗震设计规范(GB50190—2012)进行对比。利用两个不同场地实例对比验证了回归模型的可行性。结果表明:①区域内各常见土类(除人工填土外)剪切波速与埋深间存在联系,且离散程度随埋藏深度增大而增大;②推荐模型除Ⅱ类场地细砂土表现略差于刘模型外,其余土类均较为接近实测数据;③区域性对剪切波速与埋深之间的相关性存在影响。     

廊坊地区常规土类剪切波速与埋深之间的相关性

基于廊坊地区地震安全性评价中所获得的实测钻孔资料,利用多种一元回归模型对地区内常规土类埋深与剪切波速间相关性进行统计研究,通过对比分析,推荐得出不同土类二者间相关性的最优选择,同时探讨了土体状态对二者相关性的影响。结果表明：(1)区域内各常见土类(除人工填土外)剪切波速与埋深间存在联系,且离散程度随埋藏深度增大而增大;(2)推荐模型较刘模型更为接近实测数据;(3)区域性对剪切波速与埋深之间的相关性存在影响。     

砂岩弹性参数与波速关系的实验研究

为进一步了解岩石弹性参数(如杨氏模量、泊松比)与超声波波速的关系,将岩石加卸载循环实验和超声波测量实验同时进行,得到同一组样品的测量数据并作对比分析。实验结果表明,应力的变化会导致岩石样品的孔隙度、裂隙、岩石结构和构造的改变。受这些因素的影响砂岩的杨氏模量、泊松比、波速,也都会有规律地变化。较低应力水平时用小循环加卸载测得的动态弹性模量是不准确的,计算的波速也不准确,只有通过波速实验才能准确测出;饱水情况的加卸载纵波波速之差比干燥情况小,饱水波速大于干燥波速;动态泊松比比较稳定,但静态泊松比随着应力的增加而增加,从0.07增加到0.12,有趋近于动态泊松比的趋势;用P-M模型从微观概率分布入手,能够很好地解释静态和动态弹性参数的差别。通过本实验,采用回归分析的方法,成功建立起了岩石介质中弹性参数与波速的关系,为类似实验提供参考依据。     

强驻波声场中脉动速度特性

利用激光多普勒测速仪对管内空气强驻波声场中脉动速度特性进行了测量.实验结果表明:强声场对流场有很强的调制作用,使流场产生了与声波同频率的周期性脉动,且脉动幅度随着声场强度的增加而增大.管内声场强度不大时,实验值与理论值吻合较好;声场强度超过160dB后,出现了声湍流现象,实验测量值与理论计算值之间存在明显的偏差.当管内压力波幅处声场强度达到164 dB时,距离反射板130 mm位置处(sin kx=0.67)湍流脉动速度均方根值为3.50 m/s,达到了该位置处脉动速度幅值的45%,表明强驻波场声湍流脉动非常剧烈.     

Toda晶格中孤立波的能量分配

对Toda晶格中单孤立波的粒子运动速度、位移及相邻粒子的相对位移进行了详细的讨论,从而得到了其间的联系,得出了单孤立波的动能及势能的表达式。当孤立波较弱时,势能大于动能;当孤立波较强时,动能大于势能。     

Collapse and revival of the matter wave field of a Bose-Einstein condensate

A Bose-Einstein condensate represents the most 'classical' form of a matter wave, just as an optical laser emits the most classical form of an electromagnetic wave. Nevertheless, the matter wave field has a quantized structure owing to the granularity of the discrete underlying atoms. Although such a field is usually assumed to be intrinsically stable (apart from incoherent loss processes), this is no longer true when the condensate is in a coherent superposition of different atom number states. For example, in a Bose-Einstein condensate confined by a three-dimensional optical lattice, each potential well can be prepared in a coherent superposition of different atom number states, with constant relative phases between neighbouring lattice sites. It is then natural to ask how the individual matter wave fields and their relative phases evolve. Here we use such a set-up to investigate these questions experimentally, observing that the matter wave field of the Bose-Einstein condensate undergoes a periodic series of collapses and revivals; this behaviour is directly demonstrated in the dynamical evolution of the multiple matter wave interference pattern. We attribute the oscillations to the quantized structure of the matter wave field and the collisions between individual atoms.