XF_3(X=N,P,As)价层电离势的运动方程耦合团簇理论计算

采用运动方程单双取代耦合团簇理论(EOM-CCSD)对XF3(X=N,P,As)的价层垂直离势(VIP)进行了系统计算,同时对称匹配团簇组态相互作用(SAC-CI)、外价层格林函数(OVGF)以及部分三阶近似(P3)方法也被应用到目前计算.与已有的实验结果比较表明EOM-CCSD计算的价层垂直电离势整体上与SAC-CI结果相近,而优于OVGF和P3理论结果,在整个价层上,EOM-CCSD结果与实验值总体差距约0.2eV,在外价层这种差距相对较小,在内价层则有所增大.随基组增大EOM-CCSD计算得到的第一电离势与实验值差距迅速减小,约0.03eV.根据SAC-CI,OVGF,P3和EOM-CCSD对NF3和PF3计算结果,判断AsF3第一电离势约为12.8eV,而非12.3eV,同时给出AsF3的价层电离势依次为12.64,15.23,16.30,17.37,18.05,21.98eV.

团簇NiPS_(3)异构转化热力学与动力学分析

为了探究团簇NiPS_(3)的稳定性和异构转化机理,本文利用密度泛函理论,在B3LYP/def2-tzvp的量化水平下,对团簇NiPS_(3)的初始构型进行优化分析和异构化计算,得到了10种优化构型和7种异构转化类型.从化学反应的热力学和动力学对异构转化反应进行讨论分析,得出了以下结论:团簇NiPS_(3)的异构转化反应依赖于非金属-金属和非金属-非金属之间的成键与断键;反应物与产物稳定性差别越大,反应进行的越彻底;除反应2((2))→1((4))外,其他的异构化反应在低温下更加易于自发进行;异构化反应趋向于正向进行,即能量高的构型向能量低的构型转换更容易;构型1((2))、构型2((2))和构型1((4))是团簇NiPS_(3)异构转化的最终产物,进行相关材料的研究、开发和生产时,可优先考虑.

HOF分子电离态的运动方程耦合簇研究

采用单双激发运动方程耦合簇(EOM-CCSD)以及多个包含迭代三激发在内的运动方程耦合簇变体(EOM-CCSDT-i,i=1a,1b,2,3和EOM-CC3)计算了HOF价层垂直电离势(VIP).在EOM-CCSD水平上优化出各价层电离态结构,得到绝热电离势(AIP),进一步计算出谐振频率.同时对称匹配簇组态相互作用(SAC/SAC-CI)也被应用到部分计算.结果显示:EOM-CC3、EOM-CCSDT-3计算的VIP接近于全三激发运动方程耦合簇EOM-CCSDT结果;EOM-CC与SAC-CI值基本一致;同时发现HOF光电子能谱实验在2A'态指认上有误并重新进行归属.HOF的第三VIP应为16.9 e V,而非光电子能谱实验测得的16.0 e V.

用耦合簇运动方程计算分子的多光子吸收截面

简短评述了多光子吸收过程的原理与应用.由于该过程的高度非线性,对于分子的高激发态性质的描述要求很高,因为从本质上讲,这涉及到从低激发态到高激发态的跃迁过程.我们提出了用耦合簇运动方程方法并结合半经验哈密顿参数来计算大分子体系的多光子吸收截面.以蒽-卟啉-蒽分子为例,从激发态之间的跃迁密度分析发现,分子内电荷转移过程可以极大地增强三光子吸收.

高压固氩物态方程的量子理论计算

基于第一性原理,运用ab initio超分子单、双(三)重激发耦合簇理论(CCSD(T))和aug-cc-pVQZ基矢,精确计算了fcc晶体固氩在最近邻原子间距R=0.20~0.39nm时的两体、三体和四体结合能,零点振动能及物态方程。结果表明:固氩的多体势对结合能的贡献在高压区域是一正负交叉级数;零点振动能占多体相互总能的比例较小,但不可忽略;在高压区域,只考虑两体势时对固氩的压缩特性表现过硬,加入三体势后与实验结果在60GPa内完全吻合,考虑到四体势后对整个实验区间0~114GPa内做出令人满意的描述,且在压强达到114GPa时与实验值相差约3GPa,吻合程度达到97%。最后,通过与密度泛函理论的局域密度近似和广义梯度近似方法比较发现,泛函理论(DFT)只有在50~114GPa范围内与实验值符合较好,不如本研究所采用方法适用的压强范围宽。

团簇Co_(3)NiB_(2)异构化反应的动力学与热力学研究

为确定团簇Co_(3)NiB_(2)最终能稳定存在的优化构型并探究不同异构化反应在不同温度下与平衡常数、指前因子之间的关系,基于密度泛函理论与过渡态理论在B3LYP/Lanl2dz水平下结合范特荷夫方程与阿伦尼乌斯方程,分别从化学动力学与化学热力学角度对团簇Co_(3)NiB_(2)的异构化反应进行深入讨论.研究结果表明:构型1(4)~4(4)能大量稳定存在,且连串反应7(4)→5(4)→4(2)→1(2)最容易发生;依据范特荷夫方程积分式可知平衡常数的对数ln K与1/T呈线性关系,依据阿伦尼乌斯方程的衍生公式可知ln A与1/T同样呈线性关系;当T=298.15 K时,ln K与反应物和生成物的能量差ΔE呈正相关关系,且同时满足线性方程ln K(T)=0.40431ΔE+0.38826.研究预测团簇各个优化构型所能发生异构化反应的平衡常数K的取值范围为0.9460~9.4319×10^(19).

团簇Fe3Cr3异构转化热力学与动力学研究

依据密度泛函理论,在B3LYP/Lan12dz水平下运用Gaussian09程序,对团簇Fe3Cr3初始构型作优化计算,共得到8种三重态优化构型.先后从热力学和动力学角度对根据过渡态理论所得4种异构化反应展开研究.结果表明,基础构型的能量越低即构型越稳定则易于转化,而能量越高即越不稳定则越不易转化.此外,研究预测团簇Fe3Cr3三重态构型所能发生异构化反应的平衡常数K值范围为26.84~1.78×10^52;由构型的热力学函数变化量结合范特荷夫方程,可对常温下未知异构化反应的热力学函数变化量及反应在不同温度下发生时的限度进行预测.

团簇Mo_(3)S_(4)异构转化热力学与动力学研究

为研究团簇Mo_(3)S_(4)的稳定性和异构化转化机理,本文以密度泛函理论和过渡态理论为基础,在B3LYP/Lanl2dz水平下对初始构型进行优化计算,得到8种优化构型,从热力学和动力学两种角度对团簇Mo_(3)S_(4)的异构化反应进行分析与讨论。结果表明:团簇Mo_(3)S_(4)各异构化反应中的反应3(3)→2(3)和3(1)→2(1)的反应限度较小;反应4(3)→1(3)的正反应活化能最低,说明在常温下4(3)→1(3)的正反应最易发生。同理,对于反应3(3)→2(3)、3(1)→4(3)而言,构型3(3)、3(1)通过正反应3(3)→2(3)、3(1)→4(3)能够转化为更稳定的构型2(3)、4(3),而反应3(1)→3(3)、3(1)→2(1)、2(1)→4(3)、4(1)→3(3)、4(1)→1(1)很难发生。因此,构型1(3)、2(3)、2(1)、4(1)均能够稳定存在,所以在实际开发中,应首先考虑对其进行实验。除TS3(3)→2(3)、TS2(1)→4(3)外,其余6种异构转化过程均趋向于向正反应方向转化。

团簇Co_(3) FeP异构化反应的热力学与动力学研究

为了寻找团簇Co_(3)FeP的稳定性、结构和内部作用力等规律,利用密度泛函理论,在B3LYP/Lanl2dz的量化水平下对团簇Co_(3)FeP进行理论计算,得到5种优化构型,并从化学反应热力学与动力学的角度对其异构化反应中的反应物、过渡态和生成物进行了讨论分析。结果表明,所有构型均为C1对称且构型的空间结构对其熵值有影响;构型的稳定性主要由金属原子与非金属原子所决定,并且在常温常压下构型1^((3))、2^((3))和3^((3))可以稳定存在,是大部分异构化反应的最终产物。因此,在实际材料的开发中,不仅需要注意金属原子与非金属原子之间的作用力以确保构型的稳定性,还应首先考虑对稳定构型1^((3))、2^((3))和3^((3))进行相关研究。

含旋轨耦合的运动方程耦合簇理论计算闭壳层原子激发能

本文采用X2C(exact two-component)哈密顿量,结合我们最近发展的含旋轨耦合的运动方程耦合簇方法,在EOM-CCSD级别上,用接近完备的基函数计算了一系列闭壳层原子体系的最低单重和三重激发能以及激发态的旋轨耦合分裂能.结果显示,对于IIA族原子、IIB族原子、IIIA族阳离子以及稀有气体原子,本文计算得到的激发能与实验值差别通常在0.1 e V以内.对于IB族正离子,由于CCSD方法对其基态存在较大误差,因此激发能被显著高估.对于激发态的旋轨耦合分裂能,前五周期IIA族原子、IIB族原子、IIIA族阳离子计算结果与实验结果吻合非常好,差别通常在1%以内.对于第六周期体系,这个方法得到的激发态旋轨耦合分裂能与实验比有一定误差,这可能是由于求解Hartree-Fock方程时忽略了旋轨耦合所导致.对惰性气体原子,即使是较轻元素,这个方法给出的旋轨耦合分裂能与实验值也有一定差别.

高架索航行补给中船舶在波浪中的运动性能研究

采用三维势流理论计算高架索航行补给中两船在波浪中的运动响应,将船体周围流场速度势分解为波浪入射势、自身绕射势、相邻船体的存在产生的绕射势、自身辐射势和相邻船体运动产生的辐射势,通过源汇分布法进行求解;对高架索索道上的恒定张力在耦合方程中表示为高架索瞬时张力系数矩阵;求解两船体在规则波中的联立运动方程可得两船的运动响应。通过计算结果与高架索航行补给中两船运动响应的试验结果进行比较,吻合良好,说明文中的计算方法是可行的,在此基础上,对不同高架索恒定张力和不同浪向角条件下的接受船运动幅值响应进行计算并讨论,最后得出结论。

高分子稀溶液粘度方程中Huggins系数的新解释

The chain length dependency of molar association constant K_a of polymer in solution was investigated theoretically. K_a is proportional to the effective hydrodynamic volume V_ eff of polymer chain in solution. V_ eff is the product of a shape factor and hydrodynamic volume. On the basis of these results, the observed enhancement of Huggins coefficient for short chain and branched polymer could be satisfactorily interpreted.

AuX(X=O,S)低电子态的理论研究

通常要用多参考态方法才能合理处理需考虑旋轨耦合(SOC)效应的开壳层分子如AuO和AuS的低电子态.事实上,通过选取合适的参考态,采用运动方程耦合簇方法(EOM-CC)也能计算这些分子的一些低电子态,而且EOM-CC方法是单参考态方法,使用起来比多参考态方法更加简单.本文采用最近发展的含旋轨耦合的EOM-CC计算电离能的方法(EOMIP-CC),选取对应的负离子为参考态,在CCSD级别上计算了AuO和AuS低电子态的性质.在不考虑旋轨耦合时,通过比较EOMIP-CCSD和EOMIP-CCSDT的结果考察EOMIPCCSD的精度.此外,与EOMIP-CCSDT结果相比,如果自旋污染较为显著而且T1的模较大时,UCCSD(T)方法对能量最低的某一特定对称性的电子态的所对应的电离能误差约为0.1-0.15 eV.在考虑了旋轨耦合效应后,我们的方法得到的键长和振动频率与实验值吻合较好.另一方面,虽然EOMIP-SOC-CCSD高估了能量较高的2Δ3/2态、2Σ+1/2态和2Π1/2态的能量,但是对于其它能量更低的电子态,它们的能量与已有实验值误差在0.2 eV左右.这显示我们所用的含SOC的EOMIP-CCSD方法对原本需要用多参考态方法才能处理的AuO和AuS低电子态能给出可靠的结果.

考虑弯扭耦合的带挤压油膜阻尼器转子的响应

本文研究了带挤压油膜阻尼器(SFD)的转子系统在考虑弯扭耦合的情况下的加速响应。采用π油膜理论表示SFD中的油膜力,推导了在加速情况下转子系统的运动微分方程,并采用数值方法对运动方程进行了求解。由计算结果可以看出,角加速度的大小会对系统的瞬态响应产生影响,而平稳运行后突然加速会造成SFD的油膜力产生振荡。

硫族铅化物阳离子低电子态的理论研究

采用我们最近发展的含旋轨耦合的运动方程耦合簇计算电离能(EOMIP-CC)方法,在CCSD级别上计算了硫族铅化物PbS、PbSe、PbTe阳离子低电子态的平衡键长和谐振频率以及绝热和垂直电离能,得到的结果与已有的实验值吻合较好.不考虑旋轨耦合(SOC)的情况下通过与CCSD(T)的计算结果比较,考察了三重激发对计算结果的影响,结果显示考虑三重激发的贡献后得到的键长和频率结果与实验值吻合更好.计算结果表明PbTe+中2Π态的能量分裂明显大于PbS+和PbSe+中2Π态的能量分裂,但是PbTe+中2Π1/2和2Σ1/2态之间的相互耦合则明显弱于PbS+和PbSe+中这两个态之间的耦合.PbTe+中2Π1/2和2Σ1/2态之间耦合很弱,一方面是因为2Σ+态和2Π态的能量差比PbS+和PbSe+中2Σ+态和2Π态的能量差大,另一方面还由于PbTe+中2Π1/2和2Σ1/2态之间的旋轨耦合矩阵元只是PbS+和PbSe+中2Π1/2和2Σ1/2态之间的旋轨耦合矩阵元的一半.这些计算结果为PbS+、PbSe+、PbTe+阳离子的低电子态性质提供了新的理论数据,可以为将来的实验数据提供参考.

对EMD理论中一类解的简单分析

我们简化了 EMD理论中一类解的一般形式 。

合金团簇(FeCr)_n中的非共线磁序和自旋轨道耦合效应

利用密度泛函理论对合金团簇(FeCr)n(n≤6)的几何结构、稳定性和磁性进行了系统的研究.研究结果表明,对n≤3的合金团簇,其基态具有共线的反铁磁序;而对于n≥4的合金团簇,其基态具有非共线磁序,因此在n=4时体系发生了共线磁序向非共线磁序的"相变".此外,虽然3d过渡金属原子中电子的自旋轨道耦合效应比较弱,但计算结果表明对于某些小尺寸的合金团簇其轨道磁矩不能忽略.对非共线磁性团簇的成键性质以及产生磁序"相变"的物理起源进行了详细讨论.

非线性血流脉搏波在动脉内传播的有限元模型

文献 [1]在前人研究的基础上提出了一个新的血流脉搏波在动脉内传播的理论模型 ,导出了血液 ,动脉及其外周组织组成的流固耦合系统的无量纲运动微分方程组。将文献 [1]导出的运动微分方程组进行离散 ,对空间域采用有限元方法 。

可展空间索杆结构展开过程的仿真计算

基于柔性多体系统动力学理论,推导了可展空间索杆结构的运动学与动力学方程。同时考虑了展开过程中的刚体机构运动与弹性变形以及两者的耦合效应,反映了索的只拉特性,计算展开全过程中的运动轨迹与静定平衡位置。利用仿真软件系统进行了帐篷形索网结构的提升与攀达索穹顶展开的仿真计算。

Al_2^(n±)(n=0,1,2)分子离子势能函数和能级的研究

耦合团簇理论的CCSD(T)/CC-PVQZ和组态相互作用理论的QCISD(T)/CC-PVQZ两种方法对Al_2~n±(n,0,1,2)分子离子的势能函数和能级进行了研究.计算结果表明:Al_2~n(n=0,±1,±2)均可能稳定存在,其稳定态的电子态分别是:~3∑_g(Al_2)、~2∑_g(Al_2^+),~4∑_g(Al_2^-),~3∑_g(Al_2^(2-))和~3∑_g(Al_2^(2+)).其中Al_2^(2+)的势能函数曲线呈"火山态"型.本文用四参数Murell-Sorbie势拟合了除Al_2^(2+)外的四个分子离子的势能函数,该函数对这些曲线拟合得很好,但它对Al_2^(2+)的势能函数的拟合较差,本文用七参数Murell-Sorbie势拟合了Al_2^(2+)分子亚稳态双原子分子离子势能函数,其拟合曲线与势能函数曲线符合得很好.同时讨论了电荷对势能函数和能级的影响.