经典与机器学习原子间相互作用势的发展及应用进展

通过对几种经典和机器学习(maching learning,ML)势函数发展历史的回顾,重点介绍了各类势函数在金属及共价键材料中的发展与应用等,统筹分析了ML势函数与经典势函数的优缺点,并对未来发展出更有效的原子间作用势的思路提出了展望.

基于改进人工势场法的AUV全局路径规划

目的为了解决AUV(autonomous underwater vehicle)在传统人工势场法路径规划过程中存在的碰撞、目标不可达和局部极小值等问题,方法提出一种基于改进人工势场法(improved artificial potential field,IAPF)的AUV全局路径规划算法。首先为解决引力过大导致的碰撞问题,引入作用阈限制目标点的吸引力;然后在斥力场添加距离修正因子修正斥力函数,防止目标点离障碍物过近时,由于斥力大于引力引起目标不可达现象,同时考虑到障碍物大小的不等性会影响斥力的作用范围,对障碍物的最小安全距离进行修改;最后在此基础上添加外力,利用外力和势场力的共同作用使AUV沿切线方向行驶,从而摆脱局部极小点或陷阱区域。结果仿真实验结果表明,本文算法能够规划出一条最优路径,与同类算法相比,本文算法运行时间短,成功率高。结论本文提出的基于改进人工势场法的AUV全局路径规划算法,通过引入作用阈、距离修正因子、最小安全距离修正以及外力作用,有效解决了传统人工势场法在AUV路径规划中存在的碰撞、目标不可达和局部极小值等问题。

碱土金属原子与Ne原子间相互作用势的理论计算

本文基于无任何可调参数的势模型计算了碱土金属原子(Be、Mg、Ca、Sr、Ba)与Ne原子间相互作用势,得到的势能曲线及势阱位置和深度与现有的从头计算结果符合较好.本文的计算结果进一步验证了碱土金属原子与稀有气体原子间交换能主要来自碱土金属原子最外层s电子与稀有气体原子最外层p电子之间的交换作用.

自动驾驶汽车换道决策行为分析及分子相互作用势建模

伴随智能网联环境的技术赋能,自动驾驶技术迎来新的发展阶段。为提高自动驾驶汽车的换道安全性与高效性,而对其换道决策机制进行研究。首先,通过系统相似性分析车辆与分子的相似性;其次,引入分子相互作用势建立换道模型,系统分析自动驾驶汽车的换道决策行为特性,有效认知换道车辆的交通场景;最后,运用SUMO平台将SL2015换道模型与分子相互作用势换道模型进行对比分析。结果表明,分子相互作用势换道模型下自动驾驶汽车运行速度的波动程度降低了15.45%,车辆通过数增加了5.93%,提升了换道的安全性与高效性。自动驾驶汽车换道决策行为的分子相互作用势建模综合考虑了交通环境中动态要素的相互作用关系,科学地展现了换道决策机制。

钚(Ⅳ)-胶体-不动介质(花岗岩)间的作用机制:实验,表面配位和DLVO作用力

为了准确模拟钚在地下水中的大尺度迁移行为,需要掌握地下水三相体系中钚(Ⅳ)-天然胶体-不动介质(花岗岩)间的作用机制。实验结果表明,钚(Ⅳ)吸附在土壤胶体表面生成的钚(假)胶体有很强的运动能力(钚(假)胶体在装有孔隙介质的柱体中传输后钚的回收率R反映其运动能力),其运动能力R随土壤胶体质量浓度ρ的增大而增大(0≤ρ≤375.4 mg/L,1.3%≤R≤52.5%)。钚(Ⅳ)在土壤胶体表面生成的主要配位种态是≡SOPu(OH)_(3),种态百分数>95%,且种态百分数与胶体浓度正相关。实验和表面配位计算证实,钚(假)胶体增强了钚的运动能力,比水溶态钚污染远场水域的风险更大。DLVO作用势计算结果指出,随着胶体浓度的继续增大,胶体-介质间第二能量最小值(Ф_(min2))的波谷深度加深。该引力相互作用势导致钚(假)胶体在介质表面的吸着沉积效率增大,且与实验观察到的逐渐变弱的钚(假)胶体的运动能力一致(375.4 mg/L≤ρ≤2017.8 mg/L,52.5%≤R≤12.7%)。

Zr基块状非晶合金热膨胀测量及有效原子作用势

测定Ｅｒ４１Ｔｉ１４Ｃｕ１２．５Ｎｉ１０Ｂｅ２２．５块状非晶合金的热膨胀曲线．由合金的结构弛豫过程解释曲线的特点．采用１４－７型Ｌｅｎｎａｒｄ－Ｊｏｎｅ作用势计算该合金系统平均最近邻距离及有效作用势深度，并结合文献中径向分布函数结果进行分析讨论．

用TT势计算氢分子的相互作用势

用Tang Toennies(TT)势模型计算了H2 H2的相互作用势,其结果与文献数据符合较好,说明TT势模型对于H2 H2的相互作用势也是适用的.

碳水混合物相互作用势及混合法则的实验研究和理论探索

利用二级轻气炮加载技术研究了碳水混合物的冲击压缩特性。研究发现：冲击压力ｐ低于１９．０ＧＰａ时，石墨与水混合物冲击压缩特性明显不同于金刚石与水混合物的冲击压缩特性；ｐ大于２３ＧＰａ后，它们的特性十分接近；当ｐ为５２．９ＧＰａ时，石墨与水混合物表现出反常的冲击压缩特性，压力增加而体积出现膨胀，这与高压下碳与水发生化学反应产生气体相关。

用TT势计算的CO分子的相互作用势及输运系数

利用Tang-Toennies势模型(以下简称TT势),计算了CO—CO的相互作用势,在此基础上得到了CO系统的扩散系数、粘滞系数,并将所得相互作用势以及粘滞系数、扩散系数分别与已有结果进行了比较.结果表明TT势模型是一种简单、可靠的势模型,TT势模型对于计算CO分子系统是可行的.

He原子与O_2分子相互作用势及碰撞微分截面的研究

本文用量子力学从头算方法深入研究了He原子与O2分子的相互作用势,选定CCSD(T)/6-311++G(3df,2pd)方法和基组,同时采用了Boys和Bernardi提出的Full Couterpoise方法消除了计算中的基组重叠误差(BSSE),得出了该体系的各向异性相互作用势的单点能数据,通过拟合得到了较为准确的He-O2体系相互作用势的解析表达式.采用精确度较高的密耦(Close-Coupling)近似方法,计算了He-O2碰撞体系的碰撞激发微分截面,计算得到的微分截面数据与实验值符合较好,并得出了不同碰撞能量时He原子与O2分子的碰撞的微分截面的规律.

化感作用研究中渗透势对生物测定结果的影响

在不同渗透势的甘露醇溶液培养条件下研究了厚壳桂等对萝卜、黄瓜和白菜化感作用的影响试验结果表明,随渗透势的升高,萝卜幼苗根长和苗高逐渐降低,黄瓜幼苗受抑更明显,而白菜影响极小,未达显著水平。对厚壳桂、锥木和藜蒴的生化他感作用研究中分别以蒸馏水和相同渗透势的甘露醇溶液为对照,其结果化感作用程度普遍降低,有些还发生赁变(化感作用在显著与不显著间转换),故化感生物测定分析中应注意渗透势的影响,以保证结果正确性。

He-HF碰撞体系相互作用势模型的理论研究

根据在CCSD(T)/aug-cc-pVQZ理论水平下计算的He-HF相互作用能的数据,作者用Murrell-Sorbie势函数形式构造了He原子与HF分子相互作用各向异性的势模型,并与其它势模型进行了比较;然后采用公认的精确度较高的CC近似方法,计算了He-HF碰撞体系的微分散射截面,计算结果与实验结果符合较好.研究表明,作者所构造的势模型不但表达形式简洁,而且能较好地描写He-HF系统相互作用的各向异性特征;利用碰撞体系分子间势的量子化学从头计算结果,可解决势能参数难以确定的问题.对进一步研究原子与分子相互作用的机制有一定的参考价值.

谐振势中弱相互作用玻色气体的热力学性质

通过局域密度近似(LDA)研究约束在谐振势中弱相互作用玻色气体的热力学性质,导出系统粒子数和能量的空间分布以及一些重要热力学量的解析表达式,探讨粒子间相互作用对系统热力学性质的影响。

凝聚态物质计算和模拟中使用的相互作用势

原子间相互作用势是凝聚态物质在原子尺度上进行计算机模拟的基础,特别是用分子动力学和Monte Carlo方法对凝聚态物质的性质和过程进行模拟时,合适的原子间相互作用势是得到有意义的结果的前提和条件．可依据不同类型的相互作用如共价键、离子键、金属键和Van der Waals力等构建不同类型的原子间相互作用势,而且同一类型的相互作用也因所处理的性质或过程(如体积、表面、团簇、缺陷等)不同所采用的形式也不相同,这样就构建了大量的各种形式的原子间相互作用势．本文对凝聚态的计算机模拟中常用的原子间相互作用势进行分类介绍和简要的评述．

HF-He相互作用势及碰撞截面的研究

作者首先拟合出了HF分子与He原子的相互作用势 ,然后用密耦方法计算了HF He碰撞体系两种势能的散射截面 ,并比较了不同势能下的散射截面 ,研究了HF

微观相场法反演L1_2结构的原子间相互作用势

基于微观相场理论,根据Khachaturyan的占位几率和能量关系方程,推导出L12结构的第一近邻原子间相互作用势与长程序参数关系的反演方程-4w1η/kBT=In(1-η)[1-c(1+3·η)]/(1+3·η)[1-c(1-η)]根据该方程,只需输入根据相图中L12结构相变点的温度和原子浓度,就可以计算出不同温度和原子浓度下的L12结构的第1近邻原子间相互作用势,计算结果与第1性原理及其他方法计算的值接近;同时在计算过程中发现了L12结构的第1近邻原子间相互作用势在析出L12相的相图范围内随温度和原子浓度变化。

稀有气体原子间相互作用势的模型势计算

本文首先回顾了稀有气体原子间相互作用势的研究进展,然后用Pade近似计算了色散系数的上下限,再结合实验测量拟合的势阱位置和深度来确定Born-Mayer参数,最后用Tang-Toennies势模型(以下简称TT势)来全面计算稀有气体原子间的相互作用势。本文计算结果与实验值符合得很好,表明用TT模型势来研究闭壳层原子间相互作用势是很成功的。

HCl-He相互作用势及碰撞截面的理论计算

利用三种势采用密耦合方法计算了ＨＣｌＨｅ碰撞体系的散射截面，比较了不同势模型下截面的异同，讨论了势函数的变化对散射截面的影响。

Li-He与Li-Xe相互作用势的研究

利用组合规则计算了ＬｉＨｅ与ＬｉＸｅ原子体系的ＢｏｒｎＭａｙｅｒ短程排斥势参数，采用ＴａｎｇＴｏｅｎｎｉｅｓ势模型构成了Ｌｉ原子与Ｈｅ及Ｘｅ原子间的全程势曲线。

原子相互作用势对固体弹性模量的影响

分别导出了L J和Morse相互作用势作用下面心立方结构的惰性元素晶体和金属晶体的弹性模量随压强的变化规律,讨论了原子相互作用势以及原子振动非简谐效应对固体弹性模量的影响.结果表明:在一级近似下简谐系数和第二非简谐系数对弹性模量随压强变化规律无影响;第一非简谐系数的存在使弹性模量增大.