真空下Al-Zn合金结构随温度变化的从头算分子动力学模拟(英文)

Al-Zn合金的广泛使用导致大量合金废料的产生。真空蒸馏法可以有效分离合金中的杂质元素。但是,分离效果取决于杂质元素的性能。为了从Al-Zn合金废料中有效分离出杂质元素Zn,本文利用从头算分子动力学方法成功地模拟了Al-10%Zn合金真空下的结构和性能随温度的变化情况。模拟得到了合金在不同温度下的径向分布函数(RDF),配位数(CN),均方位移(MSD),扩散系数(DC)和分波态密度(PDOS)。模拟结果表明:随温度升高,Al-10%Zn合金结构有三个相变过程;当合金熔化以后,真空条件下金属锌可以很容易地从液相蒸发到气相;随温度的升高,锌原子的扩散系数和平均电荷具有相同的发展趋势。

液态Ni-Ta二元合金体系的从头算分子动力学模拟

运用从头算分子动力学法模拟了Ni-Ta二元合金体系的熔体特性,得到了它们的双体分布函数、键角分布函数及键对等结构信息和体系各原子的扩散系数。结果表明,随着Ta原子在Ni熔体中的含量增加,体系结构逐渐发生变化,由二十面体占优的5轴对称结构转变为4轴对称结构,键角分布逐渐由55°和107°两个峰值,变化为59°和111°。同体系Ta原子的扩散系数均小于Ni原子,而液态Ni随Ta原子含量的增加而增加。

BeO高压相变的从头算分子动力学模拟

利用从头算分子动力学方法研究了BeO的高压诱导相变,发现,在360GPa压强下纤锌矿(WZ)结构的BeO平稳地相变为岩盐(RS)结构,且没有经过闪锌矿(ZB)结构。相变机制包含模拟胞的单斜变形、沿[2110]方向的原子膨胀以及沿[0110]和[0001]方向的原子收缩。比较研究了闪锌矿(ZB)结构BeO的高压诱导相变。在160 GPa压强下观察到ZB结构的BeO在相变为RS结构之前经过了四角的和单斜的中间相,与其它ZB结构材料在高压下的相变路径一致。

乙炔高温裂解的从头算动力学模拟（英文）

本文采用了从头算动力学结合量化计算来研究乙炔的热裂解,发现了一条通过连续乙烯基卡宾加成生成苯环的机理,并和与这条路径相竞争的路径进行了对比.此外,还得到了乙烯基卡宾的寿命.

环丁烷嘧啶二聚体电子催化修复的分子动力学模拟探索

过剩电子不仅是辐射破坏的重要根源,而且也参与诸如环丁烷嘧啶二聚体等辐射产物的修复过程.利用从头算分子动力学模拟,本工作再现了单电子分步催化环丁烷嘧啶二聚体离解的详细过程,特别获得了与过剩电子有关的能量和分子结构详细信息.基于垂直注入环丁烷嘧啶二聚体水溶液过剩双电子的分子动力学模拟,本文排除了早期建议的类[2+2]协同同步离解机理,分析了实际反应对称性与严重影响机理的轨道对称性的差别.重要的是,本文提出一个双电子分步催化离解机理新模型,可以合理解释反应实验观察.本工作不仅对电子催化离解机理提供了动态洞察性的解析,而且也揭示了两个过剩电子在两个键断裂步骤中的不同作用(促进或抑制).

水自由基阳离子化学的研究进展

对水自由基阳离子及其团簇离子((H_(2)O)_(n)^(+·))反应的研究可更好地理解某些自然过程的机制,如水溶液中的质子转移、氢键形成、DNA等生物大分子的破坏以及发现新的气相反应和产物.此外,(H_(2)O)_(n)^(+·)在放射生物学中以及作为初级反应离子在选择性电离和提高分析灵敏度等分析领域均具有广阔的应用前景.目前,质子化水团簇和水合电子成键及结构研究较多,但对具有超高的反应活性和极短寿命的(H_(2)O)_(n)^(+·)的分离和理化性质研究较少.近期,质谱技术、分子光谱-质谱联合技术和高精度量子化学理论计算发展迅速,基于此综述有关(H_(2)O)_(n)^(+·)的形成方法与产生机制、结构理论模拟与实验验证、化学性质分析以及应用研究等方面的进展.

液态甲胺中双稳态溶剂化双电子:神秘的自旋交叉动力学及双电子交换(英文)

本文利用从头算分子动力学模拟研究了一类普适液体介质(液态甲胺)中溶剂化双电子的结构及动力学行为,揭示了其独特的结构特征及时间演化动力学,特别是发现了溶剂化双电子具有迷人的自旋交叉动力学特征,是一类双稳态的双极化子。模拟结果表明,液态甲胺中2个电子优先定域于2个独立的溶剂笼,且进行非协同时间演化。单态时具有稳态动力学演化特征,而三态时则表现为电子交换动力学。非常有趣的是单态及三态轨迹均表明此类动态双极化子展现了双稳态,在时间演化上呈现铁磁态与反铁磁态之间频繁的自旋转换。本工作首次详细报道了一类广泛应用液态介质中双稳态溶剂化双电子的动态自旋交叉现象及动力学规律,为探索此类磁性液体的实际应用提供了新的见解。

新型四配位硅基材料的结构与性质

硅基半导体已广泛用于光电转化和现代通信等不同领域,新型硅基材料的发展,有助于应对功能材料在现代科技领域面临的挑战.本文主要介绍本课题组近年来在新型四配位硅基材料领域中的理论设计与计算模拟,包括新型四面体硅基材料和平面四配位硅基二维单层材料.基于Si(C≡C)4结构单元,设计了一系列类金刚石结构的宽带隙半导体材料,预测了它们的结构、光电及力学性质,分析了平面四配位硅的成键特征及其稳定化策略,探讨了含平面四配位硅的二维单层材料在锂离子电池和CO 2活化转化中的应用.