向水中扔石子为什么有一圈圈的同心圆

这个现象大家应该都见过，究竟是什么原因呢？水是由水分子组成的，水分子之间存在着一种相互作用力。当石子被扔到水中时，石子向下落下，同时带动了四周的水分子一起向下运动，不过在时间上会有一点点落后。这些向下运动的水分子会挤压下层的水分子，于是，下层的水分子就要“反抗”。     

纳米流体中纳米颗粒分散性能的分子动力学模拟

建立以水分子为基础液、中空SiO2纳米颗粒为悬浮粒子的纳米流体模型,采用分子动力学模拟方法研究中空SiO2纳米颗粒在水中的运动特性.结果表明,纳米颗粒在水中首先进行无规则运动,随后相互靠近、黏结,最后达到相对平衡.水分子的加入可以延缓纳米颗粒的团聚,但不足以形成稳定的纳米流体.纳米流体中纳米颗粒间相互作用能为-632 kJ/mol,表现为相互吸引,纯纳米颗粒和纳米流体中的纳米颗粒一旦发生聚集,将无法自行分散.纳米流体中距离纳米颗粒表面较近的水分子扩散系数接近于零;距离纳米颗粒表面越远,水分子扩散系数越大,直至2.43×10-9 m2/s.这意味着纳米颗粒在运动初期靠近速度较快,随纳米颗粒间距离的缩短其靠近速度变慢.     

封闭腔内纳米流体蒸发冷凝过程的分子动力学模拟

通过二维分子动力学模拟,发现纳米流体在不断加热和冷却过程中,各粒子逐步发生分离、团聚现象。根据Cu-H2O纳米流体物理性质,将L-J势函数与偶极子势函数相结合,采用NVT系综,对纳米流体进行了模拟。模拟结果显示,加热初期,纳米粒子表面形成水分子薄膜;随着模拟的推进,水分子薄膜呈现不稳定状态,分离的水分子在冷却区域发生团聚;随着模拟的进一步推进,团聚、分离现象达到平衡。     

水滑石与氢氧化镁纳米晶的液相法制备及其生成机制

研究了纳米晶镁铝水滑石Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O与 Mg(OH)2 的液相法制备及其物相变化.X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)分析表明,在制备温度分别为30 ℃的低温和190 ℃的高温,可获得纯度大于99%的氢氧化镁针状纳米晶,在45~150 ℃的中间温度范围,可获得纯度大于 99%的镁铝水滑石针状纳米晶.合成温度由35 ℃提高到45 ℃时,生成物相由氢氧化镁变成镁铝水滑石相;合成温度由 170 ℃提高到190 ℃时,生成物相由镁铝水滑石相变成氢氧化镁相.提出低温时生成物的变化与瞬间生成无定形态的Mg(OH)2 有关,无定形态的Mg(OH)2 沉淀为Al13(OH)7 32 中铝离子以及CO2-3 扩散进入Mg(OH)2提供了更为有利的条件.高温时生成物的变化,是由于温度的升高,使含结晶水的镁铝水滑石纳米晶中间层中的高极性水分子堆积所要求的一定的物理条件受到破坏所致.     

硝酸钾电解质溶液的结构和热力学性质的计算机分子模拟

对硝酸钾电解质溶液进行了分子动力学计算机模拟研究。水分子采用简单点电荷（SPC）三节点模型，钾离子被看作带电硬球，硝酸根离子采用刚性四节点模型，同时考虑节点间的库仑长程作用和L-J相互作用，对库仑长程作用采用EWALD求和方法进行计算。研究结果表明，随着溶液浓度的增加，水-水相互作用的总势能绝对值升高；高浓度溶液中水水作用能的升高与水分子排列有序化程度的提高有关，即在浓溶液中水分子的偶极取向更加有序化，说明有更多的水分子参与水化。     

分子动力学模拟乙醇／水二元混合物的扩散性质

采用分子动力学方法模拟乙醇／水混合物的扩散性质．模拟中乙醇分子采用点点刚性模型,水分子采用TIP4P模型,在全浓度范围内计算乙醇和水的自扩散系数,分别与实验值和文献的MD模拟值比较．水溶液中,水的自扩散系数描述为结合水分子和自由水分子的综合贡献．计算结果表明,我们采用的乙醇和水的模型对正确描述乙醇／水混合物扩散性质是可行的．     

对磁化水神奇特性的分析

磁化水的神奇特性就在于当缔合态水通过磁场后，缔合态水分子的氢键遭到破坏形成单个水分子，这些单个水分子具有较强的渗透性和较强的溶解能力。     

水分子簇结构改变的分子动力学

为揭示水分子团簇形成的理论，在制备具有生物功能的六环结构水的工作基础上，应用量子力学的理论方法，对单个水分子转动惯量进行模拟计算。结果表明，当水分子的键长、键角和偶极矩发生变化时，其转动能谱也随之变化。用分子动力学方法分析了水分子簇微观结构改变后的六环水中原子运动方式，从理论上证明了六环结构水具有稳定存在的动力学特征。     

NiMo合金在水环境中表面偏析现象的理论模拟研究

近年来人们发现纳米尺度下金属/合金颗粒结构与性质很容易受外界环境影响.众多实验表明反应气体能够极大地影响合金纳米材料的表面偏析倾向,并进而影响其表面化学组分.但是另一方面,地球上最普遍的环境之一的水环境对于合金纳米材料的影响却少有人问津.在本工作中我们对NiMo合金在水分子、水团簇吸附情况下的表面偏析现象进行了第一性原理计算与蒙特卡洛模拟两方面的研究.通过第一性原理计算发现水分子、水团簇吸附都对NiMo合金偏析能有显著改变,并有可能改变其表面偏析倾向.通过进一步的蒙特卡洛模拟发现水环境对NiMo合金表面组分有着不可忽视的影响.通过这个工作我们希望人们能够重新审视水环境对合金偏析现象的影响.同时本工作对正确理解水-固界面相互作用和从微观角度理解合金腐蚀现象有着深远意义.     

乙腈体积分数对水的氢键网络结构的影响

拉曼光谱是研究液体分子及分子间相互作用的主要振动光谱技术.本文采用显微共聚焦拉曼光谱研究了乙腈-水二元溶液中水的振动特性.通过改变乙腈-水系统的体积分数,水的氢键网络结构将受到影响.测量了乙腈体积分数10%~90%的水溶液.结果表明:在低的体积分数下X_(cn)0.3时,水分子呈现氢键网络结构;0.3X_(cn)0.5时,水分子呈现氢键网络结构与复合物共存形态.乙腈分子体积分数占优势时,水分子对称伸缩振动发生红移,水分子间及乙腈-水复合物的氢键强度减弱,氢键网络结构将会破坏,拉曼模式的线宽、峰形发生改变.     

纳米铝团簇初始氧化过程分子动力学模拟

为了研究铝团簇在不同氧化剂中氧化特性及机理,采用ReaxFF反应力场分别对Al-O₂和Al-H₂O系统的初始氧化过程进行了模拟. 在Al-O₂系统中,环境温度决定初始氧化过程铝团簇周围是否出现单独Al原子,且存在一个温度阈值,当低于温度阈值时不会出现单独Al原子. 在Al-H₂O系统中,研究了初始水分子数和温度对初始氧化过程的影响. 研究结果表明,水分子对铝团簇表面吸附的水分子离解过程具有促进作用. 分析了直径为2 nm铝团簇与水发生反应的机理,并与Al_n（n=3～20）团簇与水分子反应机理进行了比较,发现纳米铝团簇与水分子反应机理在不同初始水分子数和温度下存在明显差异.      

"纳米产品":真实的谎言

当网络泡沫渐渐破灭时，“纳米”成了时下最时尚的高科技名词。从纳米冰箱、纳米洗衣机，到纳米丝绸，再到纳米水、纳米油……似乎一切产品加上“纳米”两字就是高科技，就代表潮流。于是乎，有人愿为一台“纳米空调”的“纳米”两字多花上四五百元钱，也有人要用天价买下“纳米水”专利……但似乎并没有多少消费者在仔细考虑：我们究竟在这股纳米热潮中得到了什么？对普通百姓而言，市面上的“纳米产品”到底是改变我们生活的高科技产品，还是一个用来诱惑消费者的时髦概念？科学家指斥“纳米产品”我国重大基础研究纳米材料科学专家组首席…     

分子动力学模拟研究纳米孔道中受限水的自扩散

利用分子动力学模拟技术考察受限于3种不同材料的纳米孔道(单壁碳管、硼氮管、铁原子孔道)中水分子的静态结构与扩散动力学,计算孔道中水分子沿轴向的自扩散系数Dz,讨论孔道截面尺寸、形状以及组成材料的变化对水分子扩散动力学的影响.结果表明,水分子的轴向自扩散系数随孔道半径的增大而减小,光滑的孔道壁有利于水分子的运输.在3种孔道限制体中,水分子在单壁碳纳米管内的自扩散系数最大.     

ZnO纳米结构的控制生长及其光电化学性能研究

本文采用简单的低温油浴反应法制备了六方柱状短棒、六方柱状长棒和片层状自组装ZnO花状纳米结构.通过对反应温度、表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)用量等实验条件的控制,合成了形态可控的ZnO花状纳米结构.用X射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜对ZnO纳米结构的成分、尺寸和形态进行了表征分析.实验研究表明,表面活性剂PVP的用量和反应温度对ZnO纳米结构的形态产生显著影响,探讨了PVP的作用及ZnO纳米结构的生长机制.光电化学性能研究表明,ZnO纳米结构的形态对其光电化学性能具有显著影响.基于实验和分析,我们对不同形态ZnO花状纳米结构的光电化学性能作了合理的解释.本文所制备的ZnO纳米结构在光解水制氢及环境污染水净化处理等清洁能源和环境治理领域具有潜在的应用前景.     

反胶束中水的波谱研究

测定了不同含水量的丁二酸双（２－乙基已基）酯磺酸钠（ＡＯＴ）反胶束溶液的核磁共振谱及红外光谱，以探测水在反胶束中的结构和性质。研究表明，在ＡＯＴ反胶束中，Ｎａ＾＋水化层内的水分子由于强烈的离子－偶极相互作用而被紧紧束缚，使水分子间的氢键缔合大为削弱；当引入更的多水分子的束缚程度大幅度下降，氢键缔合大为增强。但即使在最大的反胶束中，水的流动性仍比普通水低。反胶束中水的这些特殊性质正是反胶束溶液获得广     

微波的生物非热效应的机理研究

水分子是极性分子，水分子之间存在的电偶圾相互作用，使它们以氢键的形式相互偶联在一起，形成水的团簇结构，且这种结构是一种动态结合．在微波场的作用下，水分子将发生取向极化，其转动频率恰在微波频率范围内，因此，原来较大的水分集团变小．甚至产生单个的水分子．以微波与微生物水相互作用的实验数据为基础，研究了微波与生物体相互作用时可以产生的两种效应，即热效应和非热效应．提出了非热效应是微波作用于生物的主要效应．并对微波与生物体的作用机制给予了解释。     

低聚丙烯酸钠用于纳米氧化锌表面改性的研究

利用低聚丙烯酸钠对纳米氧化锌进行表面改性，通过对6种不同的分散剂分散效果的比较，研究了低聚丙烯酸钠改性纳米氧化锌水分散性体系的稳定性；并利用透射电镜技术观察了水分散体系的形貌。结果表明，低聚丙烯酸钠表面改性纳米氧化锌水分散性体系的稳定性比其它分散剂分散效果好的多，其水分散性体系的形貌为单包敷结构的珠链状纳米粒子；同时认为低聚丙烯酸钠改性纳米氧化锌水分散性体系稳定性的主要因素有3个方面，即纳米胶粒间的排斥力、低的表面张力、高的空间位阻，并提出了相关模型。     

纳米水通道的设计和模拟

纳米受限空间的水表现出与宏观体相水不一样的构型和动力学性质,近年来引起人们的广泛关注. 其中水在纳米通道中的输运性质,对生命科学、物理化学、纳米流体器件领域的发展都显得特别重要. 本文介绍了几种纳米水通道的设计和模拟,揭示了外界环境、点电荷、形变以及外部吸引力对纳米尺度下水的动力学性质的显著影响,这些成果对设计高通量和可控的纳米流体器件具有重要的指导意义.     

受限于纳米碳管中水的分子动力学模拟

在1.01×105 Pa的NPV系综下,从300 K逐渐降温至190 K(或150 K),对受限于不同直径(11.001~13.751A°)纳米碳管中的水分子进行了分子动力学模拟研究,发现不同直径碳管中的水分子会发生无序-有序的相变,并且分别形成不同的稳定结构。水分子的偶极矩角度分布函数图表明不同直径管中水分子相变温度不同,并且相变温度随着管径的增加而降低。     

辐射水凝胶法制备金属—聚合物纳米复合材料

利用水凝胶的高吸水性和内部交联网络提供的纳米空间,并利用γ－射线产生的还原性粒子（H.和e^-aq)来还原被吸进P（AA／DMMC）水凝胶中的银离子以及PAM水凝胶中的银离子和二价铜离子,制得Ag-P(AA/DMMC),Ag-PAM和Cu2O-PAM纳米复合材料,TEM分析表明,银原子在P（AA／DMMC）和在PAM凝胶网络内都聚集成纳米粒子,且粒径分布很窄,银粒子在凝胶中分布均匀,XRD分析表明,纳米银在非离子在离子型水凝胶聚（AA／DMMC）中,银粒子的晶型受络合剂的影响,不加为非晶,反之为立方晶型,XRD和TEM分析也表明：复合在PAM中的Cu2O粒子为纳米晶体。