纳米尺度水薄膜液-气相变分子动力学模拟

采用分子动力学模拟,研究了纳米尺度水薄膜厚度和系统温度对液-气相变蒸发率的影响.模拟了水薄膜厚度为2nm时,温度(375~425K)对相变蒸发率的影响;同时模拟了温度400K条件下,水薄膜厚度(2、3、4nm)对相变蒸发率的影响.结果表明:相同水薄膜厚度下蒸发率随着温度的升高而增大,相同温度下蒸发率随水薄膜厚度的增大而增大,蒸发率随时间呈指数形式递减.相关结果可为微热管及其他依靠内部液体相变传热的散热器件设计提供参考.     

金属钨中氦团簇扩散与形核特性的分子动力学研究

本文应用分子动力学方法模拟研究了氦团簇在金属钨中的扩散特性,得到了不同大小团簇的扩散系数,结果表明氦团簇越大,扩散越慢.氦团簇越大越容易激发出自间隙钨原子,且大的氦团簇只需要很低的钨基体温度即可激发.在金属钨中加入125个氦原子（氦浓度低于0.1%）,研究了氦团簇的形核特性.通过比较氦团簇、自间隙团簇和空位团簇3种缺陷的尺寸分布发现,氦团簇的尺寸在800 K达到最大值,其它两种缺陷尺寸随温度的增加而逐渐增大.     

纳米通道内气泡核化的分子动力学模拟

为了探讨壁面浸润性与流体初始密度对气泡核化位置以及纳米气泡在凹槽内生长核化影响规律,本文采用分子动力学方法研究纳米结构微通道内液体氩的沸腾核化过程。通过改变固液势能的相互作用参数来调整壁面浸润性。结果表明：纳米凹槽壁面浸润性对气泡核化过程具有重要的影响。一方面,当固体表面的浸润性较弱时,凹槽内流体受排斥力的作用,原子排布比较稀疏,原子碰撞频率增大,局部活化能聚集,从而导致气泡在纳米凹槽内形成。另一方面,当壁面浸润性较强时,气泡会在微通道中央形成。此外,区别于均质浸润性纳米凹槽内气泡曲率半径及接触角保持不变的核化动力学行为,其在异质亲疏水匹配的纳米结构微通道内产生了显著的差异。当壁面浸润性维持不变,核化气泡的曲率半径随着流体初始密度增大而增大,与之相反,稳态接触角却随之减小。     

含醇溴化锂水溶液汽液界面的分子模拟

为研究界面活性剂在溴化锂吸收机组中对吸收过程的强化机理,采用分子动力学方法模拟303 K时的水、质量分数为60%的溴化锂水溶液以及分别添加不同量的乙醇、正辛醇(1-octanol)、仲辛醇(2-octanol)、异辛醇(2-ethyl-1hexanol)的水或溴化锂水溶液的汽液界面,并且分别对其密度分布、微观结构进行研究,计算分别添加上述醇类的溴化锂水溶液的汽液界面张力,计算结果与实验值相符.模拟结果显示:正辛醇、仲辛醇、异辛醇分子吸附在汽液界面并在界面处呈优势取向,即疏水烃基指向气相,亲水羟基指向液相;醇分子的亲水基尽可能多地趋向水分子,二者在界面处以氢键相互作用;醇分子的添加量为某一特定范围时,醇分子的烃基链在界面处产生较大摆动.     

液态甲醇微观结构的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法对298 K,0.78 g/cm3的液态甲醇的蒸发潜热、自扩散系数、体系的微观构型、径向分布函数和甲醇分子间的氢键结构进行了模拟研究.结果表明,甲醇的蒸发潜热和自扩散系数的模拟结果与实验数据符合.采用计算机图形技术得到了体系达到平衡时其微观构型的物理图像;对氢键的结构分析表明,形成两氢键的甲醇分子的摩尔分数为77.39%,每一甲醇分子形成氢键的平均数目为1.902;形成氢键的两甲醇分子O…O—H取向角分布曲线在12.2°处出现峰值,取向角θ小于12.2°的甲醇分子的摩尔分数为57.39%,形成氢键的甲醇分子取向几乎呈线性分布;氢键的平均寿命为12.6 ps.     

可卡因与其降解抗体15A10的分子对接及分子动力学研究

可卡因是一种精神依赖性药物．它首先作用于大脑皮层使之兴奋,然后由过度兴奋转为抑制,可卡因最重要的作用是对中枢系统的刺激作用,可卡因中毒后,先是感到欣快,随后会出现情绪不安、恶心、呕吐等症状．严重者出现脉搏增快、血压增高和呼吸加快,可引起高血压及其各种合并症,导致室性纤颤、呼吸和循环系统衰竭而死亡。显然,发展一种合适的抑制剂去治疗可卡因的滥用和上瘾是十分困难的,因为可卡因本身就是一个抑制剂,这意味着要用一个毒性更高的抑制剂去抑制可卡因的作用,既然很难在中枢神经系统中设置一个阻碍可卡因的小分子,我们可以考虑在可卡因到达中枢神经系统之前将之降解,     

消息传递接口在分子动力学模拟中的应用

廉价高性能的PC机为组建具有优异性能、适宜于承担大任务的集群系统提供了良好的资源保障.将消息传递接口应用于分子动力学模拟过程,给出了完整的模拟方案和任务拆解方法,成功搭建了PC集群系统,讨论了并行效率,并与单机多核下的多线程/进程方案进行了对比.     

Explicit solvent model for spectral shift of acrolein and simulation with molecular dynamics

By introducing the concept of spring energy of permanent dipole and taking the conforma-tions of solvent molecules into account,the formulas of electrostatic solvation energy in equilibrium and nonequilibrium are derived from the explicit solvent scheme,with the spatial distribution of the discrete permanent charges and induced dipoles of the sol-vent molecules involved. The energy change of sol-ute due to the variation of wave function from the case of vacuum to that in solution is estimated by treating the solvent effect as external field in the it-eration cycles of the self-consistent field. The ex-pression for spectral shift is deduced and applied to the processes of light absorption and emission in solution. According to the new formulations,the av-eraged solvent electrostatic potential/molecular dy-namics program is modified and adopted to investi-gate the equilibrium solvation energy of water mole-cule and spectral shift of acrolein.     

超薄膜润滑的分子动力学模拟

超薄膜（膜厚趋于分子量级）的摩擦特性与宏观流体膜有很大的不同,与超薄膜的微观结构有密切的关系。本文应用可以同时模拟超薄膜宏观和微观特性的分子动力学模拟（ＭＤＳ）方法,研究了超薄膜的微观结构与摩擦学特性间的关系,发现了平行于壁面的层状类固态结构;固液作用强度及膜厚大小对类固态结构有着明显的影响;超薄膜的极限膜厚由类固态与液相的比例决定。这种微观结构的相变改变了超薄膜的摩擦学特性。模拟中还发现了剪切诱导的微观构型。     

高应变率拉伸下纳米空洞的成核与早期生长

利用分子动力学方法研究了单晶铜中纳米空洞的成核与早期生长过程.研究结果表明：高应变率拉伸作用下,在缺陷原子或空位密集区首先启动（111）-[211],（111）-[211],（111）-[211],（111）-[211]4个滑移系的位错.空洞在特定滑移系层错交叠,即（111）-[211]和（111）-[211]滑移系的层错交叠以及（111）-[211]和（111）-[211]滑移系的层错交叠形成的空穴串处成核.这些空穴串分别沿[011]和[011]方向,与加载方向垂直.相对于其他的滑移系交叠,这种滑移系交叠形成的空穴串的截面积最大.此后,空洞通过发射位错长大,形状类似长条形;伴随其他类型位错的生长,空洞逐渐演化为柱形-椭球形-类球形.对于含双空洞的单晶铜体系,受已存空洞周围应力分布的影响,多个滑移体系同时启动,空洞在3个滑移系的层错交汇点的空穴处成核,其形状受交汇处位错线运动方向的影响,类似扁三角形,并在位错的滑移和攀移作用下逐渐演化为类球形.我们根据畸变场计算了3个层错面交叠处的空穴体积,发现108个不同交叠构型中,只有4种构型的交叠引起的空穴体积最大,空洞成核容易,其他情况不能使空洞成核.