推广模拟退火方法及其应用

本文介绍了推广模拟退火方法的基本思想及其统计基础。我们通过一系列标准函数测试了推广模拟退火方法的性能。作为该方法的应用 ,我们研究了Thomson问题和Ni团簇结构。最后 ,探讨了推广模拟退火方法的效率随体系复杂性的变化。

Ni纳米线的结构和性质研究

采用推广模拟退火算法(Generalized Simulated Annealing,GSA)和Sutton-Chen势,研究了初始构型为面心立方(fcc)结构的Ni纳米线,在沿径向压缩时的结构和性质.结果表明:径向压缩程度对Ni纳米线的结构有很大的影响.当Ni纳米线直径大于0.398nm时(初始直径为0.498nm),其结构由fcc结构变为类似fcc结构,但结合能变化很小,表明其结构之间几乎可以实现零能量转换,且稳定性基本不变;当Ni纳米线直径小于0.398nm时,其结构从无定形结构变为缺陷结构,结合能迅速上升,表明其结构稳定性降低;键角的分布也证明了以上结果的正确性.

轴向拉伸对Ni纳米线结构和稳定性的影响

采用推广模拟退火算法和Sutton-Chen势,选取fcc[111]结构的Ni纳米线为初始构型,研究了轴向拉伸对Ni纳米线的结构和稳定性的影响。研究结果表明:拉伸程度的大小对Ni纳米线的结构和稳定性有很大的影响;随着拉伸强度的变化,纳米线结构分别为fcc[111]结构、(6,0)型管+中心柱状结构(又为螺旋结构)、(6,3)型管+中心柱状结构、fcc[110]结构、过渡结构(为规则结构)和缺陷结构;从结合能分布来看,结合能先减小,再增大,结合能最小时对应最稳定结构(6,0)型管+中心柱状结构(又为螺旋结构)。

径向压缩对Ni纳米线结构和性质的影响

采用推广模拟退火算法和Sutton-Chen势,研究了初始构型为fcc[111]结构的Ni纳米线沿径向压缩时结构、结合能、键角和键长的变化。结果表明:径向压缩的程度对Ni纳米线结构有着很大的影响,当径向压缩程度小于15%时,Ni纳米线结构为类似fcc[111]结构,结合能变化很小。这表明Ni纳米线的径向很软,结构之间几乎没有能量转换,且其稳定性基本不变;当压缩程度大于15%时,Ni纳米线结构变为无定形结构,它的结合能变大,且变化很快,表明其稳定性降低;压缩程度对Ni纳米线键角和键长的分布有着很大的影响。