有机蒙脱石层间微结构的分子模拟

采用分子动力学模拟方法,对舍烷基长链阳离子表面活性剂改性有机蒙脱石的层间域内分子环境及烷基长链排列状况进行模拟研究,并考察改性剂负载量与层间域含水量的改变对烷基链排列方式和活动性以及表面活性剂离子中N,C原子的分布状况的影响.1.0倍阳离子交换容量改性的有机蒙脱石在含少量水的情况下(干态),N,C原子均呈双层分布,表明烷基长链为双层平卧排列.含水量的提高(湿态)会导致烷基链从双层分布向在层闻域内均匀分布转变.2.0倍阳离子交换容量改性的有机蒙脱石在舍少量水的情况下(干态),烷基链呈双层倾斜分布于层间域内,烷基链的头部靠近四面体片层.含水量的提高(湿态)对烷基链在层间域内分布状态影响有限,但会导致烷基链整体向层间域中心平面移动,水分子优先占据靠近四面体片层的位置.     

银纳米杆高温熔化断裂弛豫性能的原子级模拟研究

采用分子动力学模拟方法,研究了不同长度银纳米杆在不同温度弛豫过程中的结构演变过程.结果表明:银纳米杆存在一与杆长相关的临界熔断温度,该临界熔断温度随杆长增加而显著降低.当温度大于熔点而小于临界熔断温度时,体系形成一个高度无序的球形团簇,而温度大于临界熔断温度时,体系则熔断成两个球形团簇.并给出了银纳米杆的产生该熔断现象的机理.     

原子掺杂对单元材料结晶能力的影响

2009年我们建立了一个凝结势模型用以预测材料形成单晶体的能力,表明单元体材料(Ni,Al,Cu,Ar,Mg)的结晶能力随凝结势的增大而单调增强.本文将凝结势模型应用于二元材料体系,并结合分子动力学模拟研究了6% Al原子掺杂对于Ni单晶材料结晶能力的影响.模拟结果发现,Al元素的掺杂会大大减弱Ni单晶的结晶能力,在此基础上提出了二元材料体系凝结势的定义,表明凝结势模型可广泛应用于预测二元体材料的结晶能力.     

打结高分子链穿孔行为的研究

以三叶草型结(即3₁结)为例,采用分子动力学(MD)方法,研究打结高分子链在外场力作用下穿越微孔的动力学过程.模拟发现,在拉动打结高分子链的过程中,结的大小呈涨落变化,直至最后散结.定性讨论了结的存在对高分子链穿孔速率的影响.在外场力作用下,打结高分子链平均穿孔时间(τ)与链长(N)满足标度关系τ~N^α,其中标度系数α随外场力f增大而增大.对于短链,外场力越大,平均穿孔时间越短;     

石英-α型SiO_2高压相变的分子动力学研究

采用在经典离子晶体作用势中附加Morse势 ,并进行必要的量子化修正 ,对石英 α型SiO2 结构随压力变化特性进行分子动力学计算模拟 ,获得了压力高于 2 4 .6GPa ,从晶相向非晶相相变模拟结果 ,并利用其离子间相互作用势、摩尔体积变化、键角等重要信息对模拟结果作了深入的探讨 ,获得了与实验结果较一致的模拟结果。     

LiBr溶液从低浓度到高浓度的分子动力学模拟

在 L i Br与水的物质量比分别为 1∶ 64、1∶ 32、1∶ 16、1∶ 8、1∶ 4和 1∶ 3的情况下 ,对 L i Br溶液从低温到高温的分子动力学模拟进行了研究。随浓度增加 ,锂离子的水合数量呈减少趋势但同时又从 L i+- Br-接触离子对的数量增加中得到补偿 ,而 L i离子的第一配位壳层的配位数量保持不变。在高浓度 Li Br溶液中 ,Br- O之间的距离有所增加 ,Br-- O的径向分布的形状更趋于非对称 ,从而很好地确定了 Br离子水合壳层 L i+- Br-接触离子对可以在更稀的溶液中产生 ,但随浓度增加而增加。L i+- Br-距离明显短于溶液中 Li离子与 Br离子的离子半径之和 ,也短于 L i Br晶体中两者离子半径之和。高浓度溶液中水分子的结构几乎被破坏 ,水分子间的氢键明显增加 ,但没有消失。对 L i+、Br-和水的扩数系数计算值与实验值进行了比较     

拉果错盐湖卤水蒸发过程中Li+富集行为的分子动力学模拟(英文)

采用分子动力学模拟,研究了西藏拉果错盐湖卤水中阴、阳离子以及水分子间的相互作用行为。以盐湖卤水等温蒸发过程中粒子浓度变化的四个阶段为研究对象,分别计算了不同体系的扩散系数、配位数、均方位移和径向分布函数。计算结果表明,液相浓度越低时,H₂O分子对各离子之间的相互作用有抑制作用,液相中离子浓度越高时,SO₄^2-易与CO₃^2-竞争Li⁺形成离子对,从而影响盐湖卤水中Li⁺的富集。本文研究结果对盐湖卤水中Li⁺的迁移行为作出了机理解释,为盐湖卤水提锂的发展奠定了理论基础。     

天然气水合物动力学研究进展

依据第六届天然气水合物国际会议(ICGH6)的资料,综述了天然气水合物动力学研究领域的最新进展。重点介绍了新技术的应用、动力学机理的实验研究、计算机分子动力学模拟以及动力学抑制与促进研究等几个方面取得的最新成果,并探讨了水合物动力学领域的主要问题及发展前景。     

Cu在TaN(111)表面团聚行为的分子动力学模拟

原子层沉积(ALD) 是下一代超大规模集成电路的首选工艺, 但是Cu籽晶层在阻挡层上的团聚限制了ALD工艺在半导体工业中的应用.目前对Cu在阻挡层TaN表面的团聚机理和行为还缺乏足够的理论认识, 为此利用第一性原理密度泛函理论(DFT) 对不同覆盖度下Cu原子在TaN (111) 表面的吸附能和电荷转移进行了研究, 结果显示, Cu在TaN (111) 表面的吸附强度随着Cu覆盖度的增加而减弱.利用从头算分子动力学模拟了500K温度下Cu单分子层在TaN (111) 表面的吸附动力学行为, 结果表明, 在这一典型的ALD温度下, Cu层在TaN (111) 表面发生团聚, 与实验中的观察结果相符.      

高温高压下水的剪切粘滞度的平衡分子动力学计算

本项工作用ＴＩＰ４Ｐ模型对水分子进行了平衡分子动力学模拟。根据Ｇｒｅｅｎ－Ｋｕｂｏ理论,计算了温度从６５２Ｋ到８１４Ｋ,密度从０．５３６０ｇ／ｃｍ３到０．８６３８ｇ／ｃｍ３六个不同温度和密度水的剪切粘滞度,并和实验值进行了对比。在所计算的温度和密度范围,平衡分子动力学计算结果与实验值的平均绝对值差别为１５％,好于使用非平衡分子动力学方法获得的粘滞度值。平衡分子动力学的方法将是获得地学中高温高压下流体输运性质的重要途径。