两嵌段共聚高分子在固液界面吸附的Monte Carlo模拟(Ⅰ)——吸附链的构型分布

用MonteCarlo方法对两嵌段共聚高分子在固液界面的吸附进行模拟,获得了固液界面区吸附链节的分布和吸附构型大小分布等微观信息.考察了吸附性链节的吸附能ε_Aa和两嵌段共聚高分子中吸附性链节比例f对固液界面区高分子链节的分布和各种吸附构型大小的影响.结果表明,吸附层厚度主要由两嵌段共聚高分子中非吸附性链段的长度决定.     

嵌段高分子尾形链构象性质的Monte Carlo研究

基于简立方格点模型对AB两嵌段高分子尾形链的构象性质及其链节的空间分布进行了MonteCarlo模拟.结果表明,链的尺寸、形状和链节的空间分布等统计性质和B链节与平面壁之间的相互吸引能有关.随着B链节与壁之间的吸引能的增加,链的尺寸和形状均呈现出先下降后升高的变化趋势,而且B链节的比例越大,这种变化越明显.     

新团簇形成的动力学研究

利用紧束缚模型,通过对不同初始条件下的碱金属团簇的碰撞研究,得到形成大分子团簇的可能性.结果表明,对同一种团簇,具有空间对称性的团簇间的碰撞更易形成大团簇,而平面结构的团簇碰撞则反之,并且空间结构的团簇碰撞形成的新团簇复合体更加稳定.另一方面,团簇碰撞过程是可逆的.     

PH_3配体在团簇Au_(20)的顶点和面心配位的DFT理论研究

采用DFT方法研究了在团簇Au20的顶端位点和面心位点配位PH3分子时的几何结构、电子结构以及Au-P的成键机理和能量分析.在两种配位方式下,配体PH3对团簇的几何结构影响都表现为强烈的局域形变效应.不同的配位方式下PH3与团簇的轨道作用方式不同,所形成的团簇化合物电子组态不同.两种配位方式下Au-P成键能的区别主要是来自于配体与团簇之间的Pauli排斥的不同,在面心配位时配体与团簇之间更大的Pauli排斥作用导致了该配位方式的不稳定.     

高分子链坍塌转变动力学过程的动态蒙特卡罗模拟

基于键长涨落格子模型和动态蒙特卡罗模拟方法,引入疏水相互作用,对均聚高分子链坍塌转变动力学过程进行了模拟研究.模拟发现,其坍塌时间呈高斯分布,而平均坍塌时间随淬火深度的变化类似于蛋白质折叠,但难以发现局部最小;另外,平均坍塌时间随链长呈指数形式变化.在其坍塌动力学过程中,高分子链构象先由橄榄球状演变为项链状,进而演变为香肠状,最后形成近球状的熔融球;基于团簇数目、团簇大小和非球面参数等参量,对前人提出的动力学过程四阶段划分进行了更为清晰的界定.     

两嵌段共聚高分子在固液界面吸附的Monte Carlo模拟（Ⅰ）— …

用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法对两嵌段共聚高分子在固液界面的吸附进行模拟,获得了固液界面区吸附链节的分布和吸附构型大小分布等微观信息。考察了吸附性链节的吸附能εＡａ和两嵌段共聚高分子中吸附性链节比例ｆ对固液界面区高分子链节的分布和各种吸附构型大小的影响。结果表明,吸附层厚度主要由两嵌段共聚高分子中非吸附性链段的长度决定。     

梯恩梯(TNT)爆轰初期形成富碳团簇分子及类石墨结构的分子动力学模拟

富碳炸药在爆轰过程中可产生团簇分子,而现有的实验手段不能直接观测团簇分子的形成过程.本文采用ReaxFF/lg力场对梯恩梯（TNT）在不同温度下的热分解过程进行了模拟.研究发现：团簇分子在反应初始阶段形成缓慢,大约一次增加一个TNT相对分子质量.随着反应进行,团簇分子迅速增大,最大团簇分子相对分子质量可达8000~10000,约占体系质量的18%.分析团簇分子的结构发现,团簇分子中一部分苯环被破坏,形成五元环和夹杂N、O原子的六元环,在3500 K条件下还形成了更为复杂的七元环等结构.通过体积膨胀和直接降温的方法,研究了团簇分子的稳定性：体积膨胀使得团簇分子迅速分解;而直接降温,团簇分子又聚合成更大的团簇.分析类石墨结构的产生过程,发现先膨胀然后降温是必不可少的步骤.比较团簇分子和TNT分子中各原子质量所占比,团簇分子中C原子质量比始终在增加.     

Monte Carlo模拟负载型Au团簇的熔化行为

采用Monte Carlo方法研究了石墨负载Au团簇的熔化行为,着重考察了载体对负载型团簇结构的影响。建立了一个正二十面体的Au团簇和AB堆积的石墨载体,通过记录每一个状态的结构来研究团簇的熔化过程。模拟结果表明,随着温度的升高,Au原子从外到内,逐层熔化,形成二维岛状结构。Au与石墨载体之间的相互作用使得Au原子单层分散在石墨表面,相互作用越强,金属原子越靠近载体。     

Al_(70)Cu_(30)合金液态RDF高斯分解与局域结构计算

运用密度泛函B3LYP方法对AlmCun(m,n≤4)团簇结构进行量子化学计算,得到团簇的稳定构型。对不同温度下X-射线衍射实验所得的径向分布函数(RDF)在0.2～0.4nm范围内做高斯分解,结合计算结果对高斯峰的意义做了解释,认为计算所得部分团簇构型可以代表Al70Cu30合金熔体的内部局域结构。     

高分子/棒状纳米粒子复合物的分子动力学模拟

采用非平衡态分子动力学模拟研究了剪切场下棒状纳米粒子对高分子基体的结构、 动力学和流变性质的影响. 通过比较多种体积分数(0.8%~10%)的纳米复合物及纯熔体的模拟结果发现, 随着纳米粒子的增加, 高分子链的扩散和松弛逐渐受到抑制, 而链尺寸几乎保持不变. 从Weissenberg number(W_i)角度看, 在剪切流场下, 高分子链的结构性质(如归一化的均方回转半径、 回转张量和取向抑制参数)几乎与纳米粒子的体积分数无关, 而高分子链的Tumbling运动受到抑制. 研究还发现, 纳米复合物与纯熔体的剪切黏度曲线趋势基本一致, 即W_i=1将曲线分为平台区和剪切变稀区. 纳米棒的加入仅定量地改变了流体的剪切黏度.     

液态Ca7Mg3合金快速凝固过程中团簇结构的形成特性

采用分子动力学方法对液态Ca7Mg3合金凝固过程中团簇结构的形成特性进行了模拟研究. 采用双体分布函数、Honeycutt-Andersen(HA)键型指数法、原子团类型指数法(CTIM)以及遗传跟踪等方法对凝固过程中团簇结构的形成演变特性进行了分析. 结果表明: 在以冷速为1×1012 K·s-1 的快速凝固条件下, 系统形成以1551、1541、1431键型为主的非晶态结构; 二十面体基本原子团(12 0 12 0)在快速凝固过程中对非晶态结构的形成起决定性作用; 在合金凝固过程中, 团簇的稳定性不仅与构成团簇的基本原子团类型有关, 还与中心原子类型以及中心原子之间的连接方式有关. 由于(12 0 12 0)基本原子团能量较低并且在低温具有较好的遗传特性, 基本原子团之间很容易连接在一起组成更大的团簇. 所形成的团簇结构显著不同于那些由气相沉积、离子溅射等方法所获得的团簇结构.     

柱阵列中高分子的爬行过程

利用Monte Carlo算法模拟了嵌入柱阵列中高分子的爬行过程.模拟结果显示窄间距的柱阵列可以有效地抑制嵌于其中的高分子链的长度涨落,并使得高分子链的弛豫时间符合爬行理论给出的标度律.通过对比爬行理论与模拟得到的链端关联函数可知,柱阵列中的爬行过程与高分子熔体中的爬行过程存在着微妙的差别.在柱阵列中高分子的链端无法完全消灭原有的管道,从而导致了链端关联函数被爬行理论低估.本文给出的二维自回避格点模型则可以很好地描述柱阵列中高分子的爬行过程.     

两嵌段共聚高分子在固液界面吸附的Monte Carlo模拟(Ⅱ)──界面浓度分布和吸附量

用MonteCarlo方法对两嵌段共聚高分子在固液界面的吸附进行模拟,获得了固液界面区总链节密度和吸附链节浓度分布、链附着率、表面覆盖率和吸附量等信息,考察了吸附性链节的对比吸附能 ε>_An 和两嵌段共聚高分子中吸附性链节比例f对它们的影响.结果表明,较大时,吸附量先随f的增加而上升,在f=0.4左右达到最大值后逐渐下降.     

(CoCr)n (n=1-5)合金团簇的结构和磁性

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对(CoCr)n (n=1-5)团簇的几何结构、电子结构和磁性进行了系统的研究, 确定了团簇的基态和亚稳态. 结果表明, CoCr二元合金团簇的基态几何构型呈对称有序排列, 其磁性均呈反铁磁性耦合; 团簇键长和配位数的大小对原子局域磁性有很明显的影响; 受Cr原子的影响, 在(CoCr)4团簇中, 非相邻的Co原子之间呈现反铁磁性耦合.     

（CoCr）n（n=1-5）合金团簇的结构和磁性

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对(CoCr)n(n=1-5)团簇的几何结构、电子结构和磁性进行了系统的研究,确定了团簇的基态和亚稳态.结果表明,CoCr二元合金团簇的基态几何构型呈对称有序排列,其磁性均呈反铁磁性耦合;团簇键长和配位数的大小对原子局域磁性有很明显的影响;受Cr原子的影响,在(CoCr)4团簇中,非相邻的Co原子之间呈现反铁磁性耦合.     

(HCaN3)n (n＝1～5)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论在B3LYP/6-311G*水平上对叠氮化合物(HCaN₃)_n (n＝1～5)团簇各种可能构型进行了几何优化, 预测了各团簇的最稳定结构. 并对最稳定结构的成键特性、电荷分布、振动特性及稳定性进行理论研究. 结果表明, HCaN₃团簇最稳定结构为折线型, (HCaN₃)_n (n＝2～4)团簇最稳定结构为叠氮基端位N原子与Ca原子相互链接形成平面环状结构, (HCaN₃)₅团簇最稳定结构为立体钟形结构. 团簇最稳定结构中金属Ca原子均显示正电性, H原子均显示负电性, 叠氮基中间的N原子显示正电性, 叠氮基两端的N原子显示负电性, 且和Ca原子直接作用的N原子的负电性更强. Ca-N键和Ca-H键为典型的离子键, 叠氮基内N原子之间是共价键. 最稳定结构的IR光谱主要分为3个部分, 其最强振动峰均位于2193～2302 cm^－1段, 振动模式为叠氮基中N-N键的反对称伸缩振动. 叠氮基在团簇和晶体中结构不变, 始终以直线型存在, 说明金属叠氮化合物团簇可以很好地模拟其晶体的局域成键和局域电荷转移等特性. 稳定性分析显示, (HCaN₃)₃团簇相对于其他团簇更稳定.     

共聚合多分散体系的Monte Carlo仿真算法及应用

在凝胶色谱(GPC)测试高聚物分子量和分子量分布的实验基础上, 建立了一个共聚合多分散体系的Monte Carlo计算机仿真算法, 模拟共聚合过程中每个单体链节的形成, 记录每条长度不等的高分子链的链节结构和微观序列分布. 应用于2,2-二甲基三亚甲基环碳酸酯(DTC)和e-己内酯(ε-CL)开环共聚合的高分子链链节结构研究中, 模拟结果较好地重现了实验数据, 并提供了三元组分布、均聚链链节长度等难于从实验测定的微观信息. 本算法为研究复杂机理的多链共聚合体系提出了仿真框架.     

共聚高分子混合物的分子热力学模型

以硬球链流体的分子热力学模型为基础 ,引入方阱位能相互作用的贡献 ,建立了共聚高分子混合物的分子热力学模型 .模型中具有物理意义的链节参数 (链节数、链节直径和链节间的相互作用能 )由纯物质的pVT关系拟合得到 ,而用来校正交叉作用能和交叉碰撞直径的可调参数需由液液平衡的实验数据回归得到 .采用了相对简单的处理方法来确定这些可调参数 .对所选共聚高分子混合物的共存曲线、互溶窗和互溶图等相行为的关联结果令人满意 .     

Sn_mO_n(m=1～3,n=1～2m)系列团簇的结构和电子性质

基于密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似(GGA)系统地研究了Snm On(m=1~3,n=1~2m)团簇的几何结构和电子性质.当m=n时,团簇的基态结构为Sn和O原子彼此相邻的环形结构,当nm时,团簇易于形成链状结构.研究发现:氧化锡团簇的物理和化学特性类似于氧化硅,主要表现为非金属性.对分裂途径、分裂能和能隙(HOMO-LUMO Gap)进行了研究,结果表明类氧化锡(Snm Om)、Sn2O3和Sn3O4团簇具有很好的稳定性,可以作为构建团簇聚合物材料的基本单元.而且,氧化锡团簇的稳定性主要与其组成成分和结构有关,与团簇大小无关.     

基于第一性原理的Mg_(65)Cu_(25)RE_(10)合金熔体结构模拟及非晶形成能力分析

采用第一性原理分子动力学模拟对一系列Mg_(65)Cu_(25)RE_(10)合金的熔体结构进行了研究,对不同稀土元素对熔体结构的影响及其与合金非晶形成能力的关系进行了讨论。研究表明:稀土元素对合金熔体中的化学和拓扑短程序均有一定影响,各合金熔体中短程序的差异主要在于稀土元素为中心的Voronoi多面体分布,其中Gd中心的多面体分布更为集中和稳定。以稀土元素为中心的主要Voronoi团簇的含量越高,存在时间越长,凝固时对熔体的晶化阻力越大,从而更有利于非晶合金的形成。