B_(13)C_2型C_(14)N晶体结构及弹性性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了B13C2(B12CBC)中B12二十面体所有B原子被C原子取代,以及C-B-C三原子链中B原子被N原子取代后材料的性质变化.通过对比计算研究发现,取代后得到的化合物C14N体积减小、弹性性质进一步提高、金属性增强、材料的理论硬度有所改善.C与C明显形成方向性强的类金刚石四面体键,有利于其弹性的提高.     

Na掺杂InN磁性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法探究了Na掺杂InN的电子结构和磁学性质.计算结果表明,Na掺杂InN为p型掺杂,一个Na原子掺杂的InN体系可产生2. 0μB的磁矩,其中Na最近邻的N原子对磁矩的贡献最大.态密度图和自旋密度分布图显示两个掺杂的Na原子之间的N原子间存在较强的p-p相互作用,因此由两个Na原子掺杂产生的磁矩间的耦合为长程铁磁耦合.     

非金属元素掺杂对VH_2解氢性能的影响

采用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)结合平面波超软赝势方法,研究了非金属元素B,P,S掺杂对VH2解氢性能的影响。计算B,P,S掺杂VH2前后体系的合金形成热、净电荷、重叠集居数以及电子态密度,发现B,P,S掺杂VH2后:体系的合金形成热减少;部分V原子的净电荷增大、H原子的净电荷减小;费米能级处的电子浓度增大;态密度计算也显示了V-H之间的共振作用有所减弱。由此表明非金属元素B,P,S元素的掺杂减弱了系统的稳定性,提高了VH2的解氢性能。     

耦合二能级原子与光场相互作用系统中场的反聚束效应

利用T—C模型研究了耦合二能级原子与相干态光场相互作用系统中场的反聚束效应，讨论了原子间耦合强度对场反聚束效应的影响。数值计算结果表明：增大原子间的耦合会削弱整个系统的非经典效应，减弱场的反聚束效应。     

Al12Pb团簇几何构形对其稳定性的影响

基于第一性原理，在密度泛函理论框架下，用局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）研究20面体Al12Ph团簇的几何构形和稳定性，计算了束缚能（BE）、电子亲合能、原子间平衡间距、最高占据轨道（HOMO）与最低未占据轨道（LUMO）间的能隙和最高占据轨道（HOMO）电子构型．此外，还计算了团簇的原子相互作用能．结果表明：具有C5对称性团簇Al12Ph的束缚能比具有Ih对称性团簇Al12Ph的束缚能更低，稳定性更好；计算数据与实验结果相符合。     

卤代烷的SN_2反应的研究

双分子亲核取代(SN2)反应是重要的基本有机反应之一,其中电子从亲核基团向离去基团的转移发挥着关键作用。利用密度泛函理论(DFT)计算方法分别在B3LYP/6-311++G(d,p)以及B3LYP/LanL2DZ水平上对SN2反应进行了研究,计算出了反应物﹑中间态或复合物﹑过度态的能量以及活化能和优化结构数据﹑Mulliken电荷布居﹑NBO分析的键级﹑SCAN扫描的势能面等。结果表明介电常数﹑离去基团的碱性﹑支链基团(空间位阻效应和推吸电子效应)﹑溶剂效应等都对SN2反应有影响。本文以简单经典反应为计算依据,得出计算的方法和思路,为以后的复杂反应提供理论指导。     

多光子T-C模型中原子布居数的演化

利用Tavis-Cummings模型研究了耦合二能级原子通过多光子跃迁与相干态光场相互作用系统中原子布居数的演化,讨论了原子间耦合强度、纠缠度和光场初始平均光子数的变化对原子布居数的演化的影响。数值计算结果表明:原子布居差随时间演化曲线的行为主要由光场初始平均光子数的大小决定;原子间耦合强度的变化对其演化的影响可忽略;原子间纠缠程度的增大会减弱原子的反转。     

掺Cu的RECo5型金属间化合物的电子结构

基于合金元素的晶位占据特性,本文提出了一个用于研究非磁性元素Cu作用机制的模型体系,计算了它们的电子结构。结果表明:Cu置换2c晶位Co导致体系能谱向浅势阱移动,能隙减小,原子间电荷重新分布,并产生了新的由杂质贡献的态;分波局域态密度给出了体系中各原子间的轨道相互作用。对Hellmman-Feynman力的分析表明:Cu置换2c晶位Co显著降低了体系的热膨胀各向异性。     

第一原理研究Re在Ni3Al中的掺杂效应

采用基于密度泛函的第一原理分子密度泛函方法(DMol)和离散变分方法(DVM),研究了Re在Ni_3Al中的掺杂效应.计算表明:在Ni_3Al中,Re择优占据Al晶位,且Re导致局域畸变.计算结果与实验以及其他相关的理论计算结果相一致.差分电荷密度、键序以及态密度分析表明Re导致其近邻原子间相互作用加强,Pauli谱分析发现Re具有共振态和局域态性质,且与其近邻原子形成杂化健.     

多孔硅吸附性能的量子化学研究

用量子化学方法中的密度泛函理论,在B3LYP/6-31G(d)水平上,采用模型化学方法和Gaussion03程序,计算由不同数目硅原子组成的一维量子线模型和二维网状模型分别吸附氢原子、氧原子、氧分子、硝酸根和高氯酸根的模型进行计算,考察各模型吸附前后的电子状态、能隙、原子电荷、键强等因素,计算结果表明:在吸附有不同原子、分子的多孔硅表面上,表面硅原子与内层硅原子间的化学键均被削弱,对于解释多孔硅的发光和爆炸性质有一定的理论指导意义.     

Si4M(M=Li,Na,K,Be,Mg,Ca,B,Al)原子簇的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法,在6-311G*水平上,对Si5原子簇各稳定构型中的一个Si原子,经M(M=Li,Na,K,Mg,Mg,Ca,B,Al)取代后所得到的各种Si4M原子簇的几何构型,进行优化和频率计算,获得它们的稳定结构.在所有的Si4M原子簇中,具有C2v对称的三角双锥结构是最稳定的构型,且同一主族金属原子,按照从上到下的顺序,Si-M键Mulliken重叠布居数依次减少,键强度依次减弱,键长依次变长;同一周期金属原子,按照从左到右的顺序,Si-M键Mulliken重叠布居数依次增大,键强度依次增强,键长依次变短.与同一主族和同一周期的原子共价半径的变化规律是一致的.     

团簇Ti3B2结构稳定性、成键及电子性质

为了解Ti-B体系的性质,采用密度泛函理论中B3LYP的方法对团簇Ti_3B_2的单、三重态进行全参数优化计算和相关频率的计算验证,得出8种稳定构型。对这些稳定构型的结构、成键情况以及电子性质进行分析。其中构型1~((3))的稳定性是所有优化构型中最好的,构型2~((3))和3~((3))互为对映异构体;Ti-B键对团簇Ti_3B_2的稳定性起重要作用;团簇Ti3B2中所有构型的电子都是由Ti原子流向B原子。     

原子簇NiFeB2的结构及催化性能

利用DFT(密度泛函理论)方法,对原子簇NiFeB2的10余种可能构型在单重态下进行优化计算,分析比较了优化结果的能量、成键、电荷分布情况及不同构型的催化性能.结果表明:原子簇NiFeB2以B-B键较长的三角锥形1构型最稳定,是原子簇NiFeB2最有可能存在的构型,B-B在Ni-Fe异侧的平面四边形2构型次之;Ni-B,Fe-B原子间有强烈的成键作用且Fe-B间作用力比Ni-B间作用力大;各构型中电子由B转向Ni,Fe;在形成原子簇NiFeB2的过程中Fe,B原子的所有轨道均参与成键,Ni原子的4p,4s在其成键中起主要作用;除了B-B键较短的三角锥形3构型外的其它构型中Fe原子的催化活性高于Ni原子,B-B键较短的三角锥形3构型和直线型4构型可能具有较好的催化性能;在催化加氮和加氢上直线型4构型具有较好的催化活性.     

碳化硼B4C价键电子结构研究

在固体与分子经验电子理论(EET)框架下,利用键距差(BLD)方法,选取可能的一种碳化硼晶体结构作为计算模型。计算得到符合EET理论判据的碳化硼晶体的价键电子结构。基于价键电子结构讨论了碳化硼电子结构与性能的关系。     

The first-principles study on the doping effect of Re in Ni3A1

Using first-principles density function for molecules method (DMol) and discrete variational method (DVM) based on the density functional theory, we studied the doping effect of Re in Ni3Al. The structure relaxation and the alloying energy show that Re has a strong A1 site preference and leads to the local deformation, which is in agreement with the experimental results and other theoretical results. In addition, the charge density difference and the bond order show that Re can strongly enhance the interatomic interaction between the nearest neighbor atoms. From the density of states and the Pauli spectrum, we find that resonance states and localized states are induced by doping Re, and the doped Re atom forms the hybridized bond with the nearest neighbor atoms.     

炸药装药在后座冲击下的动态响应实验研究

目的　研究炸药装药的力学性质对装药发射安全性的影响． 方法　利用小型后座模拟试验装置对相同密度条件下的Ｂ炸药和改性Ｂ炸药装药在相同后座加载条件下的应力和应力率响应进行了测试． 结果　试验显示由于改性Ｂ装药弹性模量相对Ｂ炸药装药降低,在同样后座载荷下改性Ｂ装药中的应力及应力率明显低于Ｂ炸药装药． 结论　得出了降低装药的弹性模量有利于提高装药发射安全性的估计．     

双酚A与双酚B的结构与性质量化

利用量子化学密度泛函理论,采用B3LYP方法在6－311++G(d,p)水平上计算了双酚A的分子结构和电子结构.对双酚A的几何构型、键级、光谱、净电荷布居等进行分析,结合前线轨道理论研究了分子的稳定性和反应活性,同理推导了双酚B的相关性质.利用不同的计算方法研究2种分子的热力学性质,同时给出不同温度的热力学性质参数.     

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.     

The first-principles study on the doping effect of Re in Ni3Al

Using first-principles density function for molecules method （DMol） and discrete variational method （DVM） based on the density functional theory, we studied the doping effect of Re in Ni3Al. The structure relaxation and the alloying energy show that Re has a strong Al site preference and leads to the local deformation, which is in agreement with the experimental results and other theoretical results. In addition, the charge density difference and the bond order show that Re can strongly enhance the interatomic interaction between the nearest neighbor atoms. From the density of states and the Pauli spectrum, we find that resonance states and localized states are induced by doping Re, and the doped Re atom forms the hybridized bond with the nearest neighbor atoms.     

AlMgB_（14）三元超硬硼化物的实验制备与理论研究

三元硼化物AlMgB14材料具有高硬度,高韧性,低密度,低摩擦系数以及抗高温氧化腐蚀等众多优异性能,在工具、模具、微机械制造及航空航天关键零部件等领域具有重要的应用前景.本文采用多靶射频磁控共溅射技术,以高纯度Al（99.99%）,Mg（99.95%）,B（99.9%）材料为溅射靶源,在单晶Si（100）衬底上溅射沉积得到了表面均匀致密,不同化学组分的Al-Mg-B三元非晶态薄膜,通过调控溅射参数,可以实现原子比接近Al：Mg：B=1：1：14.对于所制备的薄膜样品,在三元相图上沿Al-Mg等含量线,Al-Mg-B材料的硬度,随着B元素含量增加由13GPa增大到32GPa,其中AlMgB14附近成分点的硬度达到25~32GPa.同时,采用第一性原理计算,得到AlMgB14晶体的维氏硬度为27.6GPa,与实验值接近.通过电子结构分析,我们进一步探讨了AlMgB14晶体和其他相似结构富B三元化合物硬度的起源,发现他们共同具有的B12二十面体骨架是决定硬度的主要因素.Al,Mg等金属元素主要通过向B12的电荷转移对材料硬度进行微调,Al-B之间形成了弱的共价键而Mg-B之间形成离子键,这点同时也为XPS实验谱图所证实.采用准简谐近似德拜模型,我们还研究了AlMgB14晶体的热学性质以及温度对体弹性模量的影响,发现体模量随温度增加明显的减小,同实验上提高衬底温度对硬度的增强呈现了相反的变化趋势.这从侧面说明了衬底温度提高导致的硬度增强并不是改变了材料的本征硬度,而可能由于加强了薄膜同衬底间附着力.