团簇物理学

近年来，在物质结构的原子分子和凝聚态两层次之间出现了原子团簇这一重要的学科领域，本文结合本实验室在团簇实验和理论等方面的研究工作，论述了团簇物理学的研究对象和目的，分析了团族研究的意义，现状和存在的问题，并对团簇研究的发展方向作一展望。     

笼形团簇的光动力学研究

笼形团簇的光动力学研究团簇研究是一个新兴的多学科交叉研究领域，由于它在基础及应用研究中起着愈来愈重要的作用，已受到各国科学界的普遍重视。作为团簇中的一个特别，笼形团簇是最近三年才出现的，富勒烯团簇、Ｍ８Ｃ１２团簇、氮硼复合团簇、理论预测的Ｓｉ６０等，...     

Agn-1Si（n=5-10）团簇结构与性质研究

采用密度泛函理论研究了Agn-1Si团簇（n = 5-10）的几何结构和物理性质。首先得到体系最低能量结构，其中Ag5Si 和 Ag7Si团簇的结构比之前研究中结构能量更低。通过分析相应结构的能隙，平均结合能，二阶能量差可以发现Si原子的加入可以加强团簇结构稳定性，使团簇更加紧凑。在团簇尺寸n = 5-10的范围里，拥有八个价电子的Ag4Si团簇在以上三个方面都显示出非常稳定的特点。通过分析Agn-1Si团簇 (n = 5-10)的差分电荷发现，电荷的转移主要发生在Si原子与其相邻的Ag原子之间， Si原子和附近的Ag原子之间产生了强烈的共价相互作用，是团簇稳定性增强的重要原因。     

超声喷流氩氢混合团簇特性研究

利用瑞利散射方法研究了超声喷流Ar-CH4混合团簇和超声喷流Ar-H2混合团簇的特性.通过测量不同混合比例和不同背压下所形成混合团簇的散射信号发现,当用Ar气和CH4的混合气体进行超声喷流时很容易形成Ar-CH4混合团簇,当Ar气含量为50%时混合团簇尺度最大且大于相同气压下纯Ar团簇尺度和纯CH4团簇尺度.实验发现,与纯H2团簇只能在低温条件下获得不同,常温下即可形成Ar-H2混合团簇,实现了常温下含氢团簇的获取,从而有效降低了制备成本.在H2含量大于40%时混合团簇开始形成并在60%时达到最大尺度.含氢(氘)混合团簇在氢(氘)团簇的基础上引入了更重的异核Ar元素,在激光氘团簇聚变实验中它将进一步加速氘离子从而获得更高的能量,并具有更高的中子产额和聚变效率.     

金属钛中氦团簇融合的分子动力学模拟

运用分子动力学方法研究了金属钛中氦的扩散聚集行为.在300—800K的温度范围内,模拟了钛基底中氦团簇之间的融合过程.研究发现,温度的升高会加快氦团簇的融合.在300—800K,融合后的氦团簇在所模拟的时间尺度内三维结构保持不变.模拟结果还表明,常温下氦团簇之间的吸引力是导致氦团簇融合的重要因素. 关键词： 氦团簇 团簇融合 分子动力学模拟     

低温高背压氘团簇源特性研究

为了产生大尺度氘团簇用于与强激光相互作用研究，研制了低温高背压团簇源.利用瑞利散射法对团簇尺度与气体背压相关性和团簇的形成演变过程进行了研究.得到团簇尺度N_c随背压的指数变化关系为N_c∝P^2.89₀，当气体温度为80K，背压P₀为48×10⁵Pa时，氘团簇尺度N_c≈2630，并得到了团 关键词： 氘团簇 团簇源 瑞利散射 激光与团簇相互作用     

混合／掺杂团簇研究进展

本文系统地评述了混合/掺杂团簇的研究现状及其在近十余年来取得的重要进展,着重讨论各类混合/掺杂团簇体系的电子结构和几何结构特点。同时,论述了混合/掺杂团簇的研究背景,概述了混合/掺杂团簇发生装置的研制进展及其特色,提出了若干有待进一步研究的问题。     

重离子物理研究所团簇研究进展

对北京大学重离子物理研究所进行的团簇产生设备的研制，团簇的产生及其性质的研究进行了描述，利用自行研制一台气体载带溅射原子轻液氮冷凝的团簇产生设备，成功地制备了多种金属及其化合物团簇，发现了支持Ｃｕ团簇的“收缩效应”最大收缩率为４．７％，研究了加速电压对ＩＣＢＤ薄膜的影响，发现加速电压越多，形成的Ｃｕ薄膜越光滑，当加速电压达到１８ｋＶ时，得到表面非常平滑的薄膜。     

模拟进化法Si和Be的团簇结构

模拟生物进化的机理，建立了优化团簇结构的理论程序，并对Ｓｉ和Ｂｅ团簇结构进行了优化计算。并成功地得到了用其它方法已发现的团簇基态结构，还发现了用其它方法尚未得到的团簇基态结构；所得到的团簇基态能量等于或小于已发表的用其它方法所得到的相团簇的基有量，说明此方法对于优化团簇基态结构是可行和有效的。     

超声喷流Ar团簇生长演化过程及团簇尺寸轴向分布的实验研究

针对特定形式的喷嘴产生的Ar气体团簇,利用瑞利散射法研究了团簇的生长演化过程,测量了不同背压下空间轴向上的团簇尺度,得到了团簇尺寸随轴向距离与背压的关系.实验发现,在20—60 atm（1 atm=1013 kPa）背压范围内,距离喷嘴出口5 mm处,Ar团簇尺度最大. 关键词： 超声喷流 Ar团簇 瑞利散射 团簇尺度     

甲烷团簇与氘团簇的团簇源特性比较

利用瑞利散射法测量了特定喷嘴产生的甲烷团簇及氘团簇的大小随背压的变化曲线。将团簇大小的实验值与Hagena理论进行了比较,当背压超过3MPa时,两种团簇的实验值都明显高于理论值。实验发现,特定喷嘴在相同的背压下,常温(298K)甲烷团簇尺寸小于低温(80K)氘团簇尺寸,而甲烷团簇中氢原子数至少是氘团簇中氘原子数的1.98倍。     

H3+团簇离子与固体相互作用

报道了H3+团簇通过碳膜对产生的各种产物的测量结果.分析讨论了三原子离子团簇与固体相互作用中的电荷交换过程.证明在产物的形成中,电荷交换过程起关键作用.分析研究了H3+团簇与固体作用中的团簇效应和尾流效应. 关键词： H3+团簇 电荷交换 团簇效应 尾流效应     

模拟进化法优化Si和Be的团簇结构

模拟生物进化的机理，建立了优化团簇结构的理论程序，并对Ｓｉ和Ｂｅ团簇结构进行了优化计算。并成功地得到了用其它方法已发现的团簇基态结构，还发现了用其它方法尚未得到的团簇基态结构；所得到的团簇基态能量等于或小于已发表的用其它方法所得到的相应团簇的基态能量，说明此方法对于优化团簇基态结构是可行和有效的。     

气体密度对瑞利散射法测量团簇尺寸影响的初步分析

 瑞利散射法被广泛地应用于测量团簇尺寸,通常视散射信号的强弱只正比于团簇的大小。从理论推导得到瑞利散射信号并不仅仅是团簇尺寸的函数,而与团簇尺寸、气体密度和结合率均有关系,认为采用瑞利散射法测量团簇尺寸应考虑气体密度对测量结果的影响。并用该分析方法研究了氩团簇沿喷嘴轴线的尺寸分布情况：团簇尺寸沿喷嘴轴线并不是单纯的单调变化,而是在某个位置达到最大值,并且这个位置与背景压强等因素有关。     

Cun、Agn和Aun(n≤9)团簇的静电极化率

采用B3LYP密度泛函的方法计算了Cun，Agn和Aun(n≤9)团簇的静电极化率和极化率的各向异性，并与Na原子团簇进行比较，结果表明，Cun和Agn团簇的极化率与团簇大小的关系与Na原子团簇类似，而Aun团簇的极化率有所不同；Au原子的极化率较小，而从Au2至Au7，Aun团簇极化率变化趋势与Cun和Agn团簇相似。重金属元素团簇的极化率小于Na原子团簇的极化率，具有更加紧致结构。     

纳米团簇熔化过程的分子动力学模拟

本文采用分子动力学结合嵌入原子多体势,模拟了不同半径的Ni纳米团簇的升温熔化过程,研究团簇尺寸对熔点和表面能的影响.模拟结果表明:团簇的熔点显著低于体材料的熔点.团簇熔化的过程首先是在团簇的表面出现预熔,然后向团簇内部扩展,直到整个团簇完全熔为液态.在模拟的纳米尺度范围内,团簇的熔点与团簇尺寸基本成线性关系.团簇的表面能随着团簇尺寸的增大而减小,而且表面能均高于体材料的表面能.     

C_(60)团簇和碳纳米管的空间构型及性质研究

从团簇的基本概念,研究的方向,制备以及检测出发,研究了C60团簇和碳纳米管的制备,检测及其空间构型,着重分别研究了C60团簇与碳纳米管内部成键状态、导电性、强度和硬度的研究,这为我们研究碳团簇性能具有重要的应用价值。     

注入离子漂移管技术测量原子团簇结构

团簇结构测量是团簇科学研究中的一个重要课题。文章对近几年发展的注入离子漂移管技术进行了详细介绍与分析，该技术是上前测量团簇结构近似程度最高的技术，已在Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ及Ａｌ等原子团簇的结构研究中获得广泛应用，并取得了许多重要结果。     

Cu_n、Ag_n和Au_n(n≤9)团簇的静电极化率(英文 )

采用B3LYP密度泛函的方法计算了Cun,Agn和Aun(n≤9)团簇的静电极化率和极化率的各向异性, 并与Na原子团簇进行比较,结果表明,Cun和Agn团簇的极化率与团簇大小的关系与Na原子团簇类似,而Aun团 簇的极化率有所不同;Au原子的极化率较小,而从Au2至Au7,Aun团簇极化率变化趋势与Cun和Agn团簇相似。 重金属元素团簇的极化率小于Na原子团簇的极化率,具有更加紧致结构。     

C60团簇与稠密等离子体相互作用的数值模拟

采用球壳层模型研究了C60团簇与稠密等离子体的相互作用．假定离子团中离子之间的位置矢量的取向是随机的，在线性化的伏拉索夫一泊松理论框架下，借助于经典的等离子体介电函数，推导出C60离子团簇的自能和阻止本领的解析表达式．通过数值求解离子团半径变化的运动方程，研究了团簇的库仑爆炸过程，并讨论了入射速度、等离子体密度和电子温度对自能、阻止本领和库仑爆炸的影响．结果发现自能中的尾流效应降低了C60团簇离子的库仑爆炸速度，甚至可以稳定C60团簇的结构．