Fe、Al纳米粒子熔化过程结构转变的分子动力学研究

采用分子动力学方法结合嵌入原子势函数,应用势能、共近邻技术分析方法,研究了原子数为147、309和561的正二十面体(ICO),正十面体(Dh)和立方八面体(CO)的Fe、Al纳米粒子的熔化行为.结果表明,原子数为147、309、561的ICO结构的Fe、Al纳米粒子在熔化前保持原有结构;Dh与CO结构的Al纳米粒子在熔化前向ICO结构转变,ICO结构比Dh结构和CO结构更稳定.     

带电胶体系统固液相变的分子动力学研究

在修正Yukawa相互作用的基础上，采用常温分子动力学方法数值研究了带电胶体系统的大离子屏蔽效应和多分散性效应对其固液边界的影响．研究结果发现，在屏蔽长度较大时，固液相变曲线出现了明显偏差．初步定性认为这种相边界偏差现象来自于系统多体效应的增强．另外，数值研究了固液相变时键接取向序参数的变化．     

理论化学基础理论和应用研究取得系列成果

在国家自然科学基金等资助下,南京大学理论与计算化学研究所在量子化学、分子动力学的基础理论和应用研究等方面,取得了系列重要成果.     

新型冠状病毒主蛋白酶天然产物抑制剂的筛选

为寻找新型冠状病毒主蛋白酶天然产物抑制剂,本文以SARS-CoV-2主蛋白酶为研究对象,通过计算机辅助药物筛选方法初步筛选出16个潜在抑制剂并进行体外酶活测试.其中,野黄岑素对SARS-CoV-2主蛋白酶的IC50为（10.79 ± 2.116 ） μmol/L,没食子儿茶素没食子酸酯抑制SARS-CoV-2主蛋白酶的IC50为（2.104 ± 0.346） μmol/L.最后,将两种天然产物与主蛋白酶进行分子动力学模拟发现没食子儿茶素没食子酸酯和野黄岑素与新型冠状病毒主蛋白酶结合时的复合物RMSD都在0.22 ?附近,说明两个天然产物与新型冠状病毒主蛋白酶结合较为稳定,可以作为新型冠状病毒主蛋白酶的抑制剂或先导化合物.     

碳基烧蚀材料高温氧化反应机理的分子动力学研究

本文采用基于紧束缚密度泛函理论的分子动力学,研究高温下碳基烧蚀材料三种模型(无缺陷、原子缺陷以及孔洞缺陷)的氧化反应机制．研究发现高温下的反应产物主要是CO和CO₂.CO的产生过程主要源于环氧基团中C-C键的裂解,而CO₂的形成则较为复杂,主要源于小分子团簇(C₂O₂、C₃O₁、C₄O₁)的裂解．C-C键裂解是石墨氧化反应的主要途径,C-O键形成是CO和CO₂生成速率的控制因素．此外,体系的温度、缺陷以及孔洞对石墨的氧化反应机制有重要的影响．通过分析氧化反应速率,计算得到三种模型氧化反应的活化能分别为7.56、2.4和1.6kcal/mol．缺陷越明显活化能越低,则氧化反应速率较高,无缺陷的模型由于活化能最高,其氧化反应速率最低．     

KCaF3结构相变的分子动力学模拟

基于无调节参数的Ｇｏｒｄｏｎ－Ｋｉｍ势和一种检测离子运动的新技术,以ＫＣａＦ３的分子动力学模拟结果为例,对钙钛矿ＡＢＸ３的离子分子固体的结构相变作了探讨．包括对阱势、折叠结构、能垒、超离子态、稳定性骨架和离子分子集团ＢＸ６的“尺寸”和“形状”．以期对离子分子固体的结构相变有一个基本了解．     

MgSiO3的分子动力学模拟

使用分子动力学模拟ＭｇＳｉＯ３以研究它的相变和超离子态．模拟采用Ｇｏｒｄｏｎ－Ｋｉｍ势和一种新的检测离子运动的技术．这项技术可以清楚地表现Ｏ２－离子的子晶格的熔解和八面体ＳｉＯ６的旋转．研究表明,ＭｇＳｉＯ３必须经历几番相变才能进入立方相．特别是在正交相和立方相之间存在一个过渡相．ＭｇＳｉＯ３确实存在超离子态相和立方相．这个超离子态相存在于熔点之前约２００～７００Ｋ．超离子态起始温度Ｔｃ和晶体熔点温度Ｔｍ的比率Ｔｃ／Ｔｍ～０．９２     

体心立方铁中裂纹扩展的结构演化研究

用分子动力学模拟的方法研究了bcc-Fe中Ⅰ型裂纹在应力及温度场下裂尖区的结构演化问题.做了两组模拟.基于各向同性线弹性力学的平面应变条件得到初始裂纹.(1)第一组模拟选取初始温度T=5 K、应力强度因子KI=1.0 KIC(KIC是临界应力强度因子),设在所对应的外载下存在初始裂纹,随后温度增加到100,300,和500 K,外载增加到KI=2.8 KIC.在这组模拟中,显示出堆垛层错.裂纹形状尖锐,且扩展速度较快.(2)第二组模拟选取初始温度T=100 K,应力场条件同于第一组,温度加到300和500 K,外载加到KI=2.8 KIC.在这组模拟中,显示出了堆垛层错、位错发射、裂尖钝化和分枝,以及孪晶带;该组裂纹的扩展速度慢于第一组.计算表明,裂纹在扩展过程中结构演化的特点与初始裂纹的工作条件有关.此外,计算了裂纹扩展过程中体系的能量,结果显示相应于发射位错状态,体系趋向于稳定态过渡.     

NaCl状态方程的分子动力学模拟

利用在分子动力学中引入壳层模型方法，模拟了高温高压下NaCl的状态方程．在压强上升到300kbar的广泛温度范围内，分子动力学模拟的状态方程和实验值吻合的很好，同时也进一步研究了温度300K压强上升到300kbar时NaCl的体积压缩率．