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金属及半导体团簇结构与性质的理论研究

在混合团簇基态结构优化的遗传算法方案中引入了交换算子,结合Gupta势研究了Cu_(13-n)Ag_n(n≤13)、Rh_n,Pt_n(n=2-20)团簇的基态结构。优化结果表明,Cu_(13)和Ag_(13)是全对称的二十面体,n=1-10的混合团簇Cu_(13-n)Ag_n能形成稳定结构,其基态结构是在二十面体基础上发生畸变,Cu原子趋于处在高配位的团簇中心。在Cu_(13-n)Ag_n团簇中并不表现出明显的偏析现象。原子间的平均距离单调增加,团簇的结合能单调减小。Cu_2Ag_(11)和CuAg_(12)只存在亚稳结构。对于Rh_n,Pt_n(n=2-20)团簇,当n≤13时,两种团簇具有相似的几何结构,都从密堆积结构向二十面体结构演化;当n>13时,铑团簇的基态结构倾向于有序结构,而铂团簇的基态结构则倾向于无序结构。Rh_n,Pt_n(n=2-20)团簇中每个原子的平均束缚能和配位数随团簇尺寸的增大而增大。结合能的二阶差  (本文共60页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州理工大学
兰州理工大学

M-N-H系储氢材料团簇结构与性质的第一性原理研究

能源是现代社会赖以生存和发展的基础。氢的发热值高、没有污染且资源丰富。利用氢能这一清洁能源取代以石化燃料为基础的现有能源已成为全球的共识。氢能的发展中最关键技术难题之一是氢的储存。基于金属络合物储氢的质量百分密度高又具有一定的可逆性这一特点,近年来M-N-H(M是指Ⅰ-Ⅳ族和一些过渡族金属)系列储氢材料备受关注。本论文运用第一性原理方法对M-N-H(M=Li,Na,Mg,Ca)系储氢材料团簇的结构与性质进行了计算分析。第二章优化得到了(Li_3N)_n(n=1-5)、(Na_3N)_n(n=1-4)、(Mg_3N_2)_n(n=1-4)和(Ca_3N_2)_n(n=1-4)团簇的基态结构,并对其性质进行了计算分析。结果表明,(Li_3N)_n(n=1-5)和(Na_3N)_n(n=1-4)团簇中N原子占据结构单元中心,其配位数以4、5较多见,团簇最稳定结构中N原子以5配位为主。(Mg_3N_2)_n(n=1-4)和(Ca_3N_...  (本文共194页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国矿业大学(北京)
中国矿业大学(北京)

地质聚合物新拌浆体流变性、微结构与界面研究

基于多分散尺度的固液悬浮体系可知,粉煤灰-矿粉基地质聚合物混凝土由以下两部分组成:①砂石骨料等惰性填料;②硅铝酸盐/化学激发剂所构成的新拌浆体。作为混凝土流变特性的决定性因素之一,新拌浆体各项性能易受碱性激发剂组成、水胶比等配合比而改变。因此,本项目探索不同激发剂种类、掺量以及水胶比等因素对地质聚合物新拌浆体流变特性的影响规律,揭示流变特性宏观调控与优化机制;采用G3光学显微镜探索激发剂种类与掺量对新拌浆体反应初期团簇结构与颗粒形貌等微观结构的影响,揭示其微结构与流变特性的关系;通过光学微流变仪对颗粒运动进行无扰动的原位研究,揭示新拌浆体粘弹性的转变历程。结合新拌浆体流变特随时间的变化规律,阐明颗粒运动、“笼”效应与流变特性变化历程的必然联系。最终从颗粒间表面作用力的角度出发,探索不同碱性激发剂体系的颗粒间表面作用力转变过程,建立颗粒表面作用力—微结构—粘弹性—流变特性间的内在关系,提出宏观与微观的优化调控机理,为地质聚合物新拌...  (本文共168页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
湖南大学

快凝过程中液态Pd-Si合金团簇结构遗传与演化特性模拟研究

非晶态合金因具有特殊的物理、化学和力学等性能而备受关注。但其有限的非晶形成能力(GFA),制约了这类新型合金材料的广泛应用。因而非晶态合金的GFA一直是非晶材料领域研究的热点和难点。由于非晶态合金在物理学与结晶学上本质上是无序的,其局域原子结构在一定程度上遗传于金属液体,因此,研究液态合金快凝过程中团簇的遗传特性有助于理解GFA的微结构机制。分子动力学(MD)模拟能给出系统任意粒子在任意时刻的位置和速度,是研究快凝过程中液态合金局域原子结构演化的有力工具。为此,本文以Pd-Si二元模型合金为对象,采用MD方法模拟研究了快凝过程中液态合金的遗传结构与演化特性,结合双体分布函数、键对指数、原子团类型指数表征和分析了快凝合金的微结构特征;并跟踪分析了快凝合金特征团簇结构的遗传特性,建立了GFA与团簇结构遗传性之间的内在关系。本文开展了如下主要研究内容:首先,对快凝条件下液态Pd_(80)Si_(20)合金的局域原子微结构特征及其遗传特...  (本文共123页) 本文目录 | 阅读全文>>

厦门大学
厦门大学

基于群智能算法的金属纳米团簇结构优化研究

金属纳米团簇的几何结构在很大程度上决定了它的光、电、磁性、催化等物理和化学性质;因此,优化与预测金属纳米团簇的稳定结构是研究其诸多特性的基础,也是金属纳米团簇研究领域中的关键环节。目前,由于实验方法精确表征纳米团簇结构的困难,理论计算就成为研究团簇结构的主要手段。然而,传统的理论计算方法如第一性原理计算,因计算过程复杂、计算量非常大,只能研究尺寸较小和某些具有特定对称性的纳米团簇,具有明显的局限性。因此,发展高性能的计算方法对纳米团簇的结构研究具有非常重要的理论意义。基于经验势函数的金属纳米团簇结构优化问题是一个典型的全局优化问题,且属于NP-hard问题,采用精确的算法求解非常困难。随着计算机技术的迅猛发展,智能优化(IO)算法中的多种群搜索、并行计算等方法的引入使得智能算法日益成熟,采用基于群智能优化(SIO)算法的计算模拟来研究金属纳米团簇的结构与性质成为必然。另外,由于金属纳米团簇的结构和性质会随着尺寸变化而发生显著变化...  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

安庆师范大学
安庆师范大学

基于自适应免疫优化算法用于大尺寸合金团簇结构优化

合金团簇具有独特的催化、电子和光学性质,引起原子分子物理、凝聚态物理、量子化学、表面科学、材料科学等学科的研究兴趣。研究发现团簇特殊的性质与团簇的几何结构有着密切的联系,因此,确定其稳定几何构型是研究特殊性质的首要条件。论文的主要内容概括如下:1、使用自适应免疫优化算法对Cu_nAu_(61-n)(n=1-60)和原子数为79的Cu_nAu_(79-n)(n=1-78)团簇进行结构优化。应用多体Gupta势描述原子间作用。讨论了Cu-Au团簇结构特征、团簇的稳定性和其中原子的分布规律。结果显示61原子Cu-Au团簇的主要构型为二十面体结构。此外,还发现了由三个双二十面体面面连接构成的环状结构。79原子Cu-Au合金团簇结构类型可分为五类,分别为双面心立方结构、具有堆积缺陷的面心立方结构、十面体、二十面体以及由四个双二十面体面面连接构成的环形结构。2、为了研究Ag和Cu掺杂对Au团簇稳定结构的影响,对高达108个原子的Ag-Au和...  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>

河北师范大学
河北师范大学

BC超硬相以及多面体团簇Au_6B_8N_(24)的理论研究

碳元素是组成地球上生命的重要元素之一,同时也可形成多种杂化键类型,进而形成丰富多彩的碳的同素异形体结构,例如,金刚石、石墨、富勒烯等。由碳元素组成的金刚石是目前地球上发现的众多天然存在中最坚硬的物质。人们将与金刚石相媲美的材料称作超硬材料,理论上超硬材料的硬度大于等于40 GPa。利用硼、碳、氮、氧等轻元素合成各种化合物也可获得超硬材料,这其中最具代表性的是立方氮化硼。本论文的第三章采用密度泛函理论计算预测了十个可能的三维碳化硼超硬材料。计算的结果表明十个结构的平均密度大约是金刚石密度的48%~83%,体弹模量约为金刚石的53%~81%,硬度是金刚石的43%~66%。这些结构理论上的硬度都要大于40 GPa可能是潜在的超硬材料。分析结构能带图可以看出B_2C_3-I、B_3C_4、B_4C_3、BC_4四个结构是间接带隙的半导体,B_3C_2-I、B_4C、B_5C_3、B_3C_5、B_3C_2-II、B_2C_3-II六个结...  (本文共38页) 本文目录 | 阅读全文>>