吸附氢分子的振动态及熵的计算

用第一性原理方法研究了H_2在(MgO)_9及(AlN)_(12)团簇上的吸附态、振动模式及熵.分析表明,吸附体系的振动中有六个简正模式可归为氢分子的振动;由于氢分子质量很小,零点能修正对吸附能有重要影响.利用振动配分函数计算了吸附氢分子的熵,表明吸附态H_2的熵主要决定于较低的同相振动的频率,并不完全与吸附强度相关;在标准大气压下70—350 K的温度范围内,吸附H_2的熵与气态H_2的熵之间存在很好的线性关系,吸附后H_2的熵减小约10.2R.     

平面团簇稳定结构的蒙特卡罗树搜索

以平面团簇为例提出了一种结合结构识别和蒙特卡罗树技术搜索稳定结构的新方法.体系原子之间的相互作用由两类模型势能函数来描述:Lennard-Jones二体势函数与基于Lennard-Jones势的三体势函数.考虑可能的三角晶格碎片作为候选结构,引入编号策略对结构进行快速识别,并运用蒙特卡罗树搜索研究稳定结构随着原子数增大的演化过程;对于能量较低的候选结构,进一步采取局域优化来获得对应体系的稳定结构.计算表明,Lennard-Jones二体势函数对应的三角晶格团簇更稳定;在特定的参数下,三体势函数对应的六角晶格团簇更稳定.结合结构识别和蒙特卡罗树搜索可以对候选结构空间进行高效扫描,在较短时间内更容易搜索到稳定的团簇结构,并可以与第一原理计算结合实现材料的结构预测.     

金属表面下氦泡融合与释放研究

采用分子动力学方法研究了钛金属表面下不同深度处氦泡的行为,分析了氦泡融合与释放的竞争,对比了不同深度处氦泡的释放对金属的影响。结果表明：在接近金属表面处,氦泡很难通过融合无限长大,当达到临界尺寸后,氦泡将会释放而不再与邻近的氦泡发生融合;植入深度对氦泡的融合有一定的影响,深度越大,越有利于形成具有较高氦密度的大氦泡;较深处氦泡的释放会在金属表面形成较大的突起和表面针孔。实验中观察到的不同尺寸的表面孔,其部分原因来自于金属表面下不同深度处氦泡的释放。     

第一性原理对(NaP_3)_n(n=1～5)团簇的几何结构和性质的研究

本文采用第一性原理研究了(NaP_3)_n(n=1~5)团簇的几何结构、能隙、电荷分布以及态密度.研究结果表明:NaP_3团簇为线型结构,是(NaP_3)_n(n=1~5)团簇中的基本单元,随着n增大,团簇转变为环状结构和空间结构;(NaP_3)_3团簇的能隙出现峰值,表明该团簇较其他团簇有较高的稳定性;(NaP_3)_3团簇中对于高能量区域的态密度是由Na 3s和P 3p轨道贡献,其中在费米附近的能量主要由P 3p轨道贡献,对于低能量区域的态密度主要由Na 3s轨道贡献;(NaP_3)_n(n=1~5)团簇中的Na原子电荷分布均为正值,表明电荷总体上是从Na原子转移到P原子.     

单层石墨相氮化碳负载Pt4团簇吸附O2的第一性理论研究

采用第一性原理密度泛函理论结合周期性平板模型模拟研究了Pt₄团簇吸附单层石墨相氮化碳(g-C₃N₄)的几何结构和电子性质,以及氧气在其表面上的吸附行为。同时,对比分析了氧气在纯净的石墨相氮化碳和Pt₄团簇上的吸附行为。计算结果表明, Pt₄团簇吸附在3-s-三嗪环石墨相氮化碳表面,并与四个边缘氮原子成键,形成两个六元环时为最稳定构型。Pt₄团簇倾向于吸附在三嗪环石墨相氮化碳的空位并与邻近三个氮原子成键。由于Pt与N原子较强的杂化作用,以及金属与底物之间较多电子转移增强了Pt₄团簇吸附g-C₃N₄的稳定性。另外,对比分析了氧气在纯净的g-C₃N₄和金属吸附的g-C₃N₄上吸附行为,发现金属原子的加入促进了电子转移,同时拉长了O―O键长。Pt₄吸附3-s-三嗪环g-C₃N₄比Pt₄吸附三嗪环g-C₃N₄表现出微弱的优势,表现出明显的基底扭曲以及较大的吸附能。这些结果表明,化学吸附通过调节电子结构和表面性质增强催化性能的较好方法。     

基于迭代更新近似模型的车内噪声优化

基于声固耦合分析与迭代更新近似模型对车身板件进行了优化。首先通过板件声学贡献量分析,确定影响车内噪声的关键板件,将其厚度作为设计变量,在减少计算量的同时去除了无关变量的干扰。然后建立不同激励下驾驶员右耳处最大声压与关键板件厚度之间的组合近似模型,对其进行多目标优化并采用序列二次规划和K均值聚类算法对近似模型进行更新,使得采样样本逐渐靠近Pareto前沿,从而提高近似模型在Pareto前沿上的精度。优化结果表明,迭代更新近似模型能够有效优化车身结构,在保证轻量化的同时,降低了车内噪声。     

Mobility of large clusters on a semiconductor surface:Kinetic Monte Carlo simulation results

The mobility of clusters on a semiconductor surface for various values of cluster size is studied as a function of temperature by kinetic Monte Carlo method. The cluster resides on the surface of a square grid. Kinetic processes such as the diffusion of single particles on the surface, their attachment and detachment to/from clusters, diffusion of particles along cluster edges are considered. The clusters considered in this study consist of 150–6000 atoms per cluster on average.A statistical probability of motion to each direction is assigned to each particle where a particle with four nearest neighbors is assumed to be immobile. The mobility of a cluster is found from the root mean square displacement of the center of mass of the cluster as a function of time. It is found that the diffusion coefficient of clusters goes as D = A(T)Nαwhere N is the average number of particles in the cluster, A(T) is a temperature-dependent constant and α is a parameter with a value of about-0.64 α -0.75. The value of α is found to be independent of cluster sizes and temperature values(170–220 K)considered in this study. As the diffusion along the perimeter of the cluster becomes prohibitive, the exponent approaches a value of-0.5. The diffusion coefficient is found to change by one order of magnitude as a function of cluster size.     

ZrO_2纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜吸附机理研究

分别在MgCl2和NaCl稀溶液中,用AFM研究了四方相ZrO2纳米涂层的表面排斥力随作用距离的变化关系。当作用距离较远时,表现为长程排斥力,当作用距离较近时,为强烈的短程排斥力。Mg2+在ZrO2纳米涂层表面具有特征吸附,而Na+表现出惰性电解质的特征。随着MgCl2浓度的增大,渗透通量呈明显下降的趋势。随着NaCl浓度的增大,渗透通量呈稍有增大的趋势。     

Interaction behavior study of HCl on (ZnS)n (n = 1–12) clusters and HCl effect on Hg0 adsorption

The interaction behavior of HCl and (ZnS)_n (n = 1–12) clusters and HCl effect on Hg⁰ adsorbed by (ZnS)_n have been studied theoretically. The combined genetic algorithm and density functional theory (GA-DFT) method has been used to obtain the structures of (ZnS)_nHCl and (ZnS)_nHgHCl (n = 1–12) clusters. The structural properties of (ZnS)_nHCl and (ZnS)_nHgHCl have been analyzed. The adsorption energies and interaction energies have been calculated. Bond length and bond order analysis has revealed that S H and Zn Cl bonds form after HCl adsorbed on (ZnS)_n clusters, while Hg⁰ can only weakly bind with (ZnS)_nHCl clusters. According to thermodynamic adsorption analysis, the formation of (ZnS)_nHCl clusters from (ZnS)_n and HCl are spontaneous because of their negative Gibbs free energy changes. The formation of (ZnS)_nHgHCl from (ZnS)_nHCl and Hg are nonspontaneous for n = 1–4 and 9, and the Gibbs free energy changes have small negative values for other sizes. Electron localization function and noncovalent interaction (NCI) analysis of (ZnS)₁₀HgHCl manifest that Hg and its nearest Zn form zinc amalgam. Projected density of state study has been performed to obtain the interaction nature of HCl and (ZnS)_n clusters and Hg⁰ adsorption on (ZnS)_nHCl clusters. Based on our study, HCl is chemical adsorbed by (ZnS)_n clusters except (ZnS)₄ cluster. After (ZnS)_n adsorbs HCl, Hg⁰ can physically adsorb on (ZnS)_nHCl clusters. The strength of Hg⁰ on (ZnS)_nHCl is comparable to that of Hg⁰ on (ZnS)_n, indicating that HCl can hardly affect the adsorption of Hg⁰ on ZnS clusters.     

降脂中药微量元素的主成分分析和聚类分析

探讨降脂中药中微量元素的种类和含量与其药用价值的相关性。以常用的10种降脂中药作为研究对象,采用原子吸收光谱法(AAS)对其所含微量元素进行测定,运用化学计量学方法中的主成分分析和聚类分析方法进行信息解析。主成分分析结果表明,前4个主因子含有降脂类中药微量元素含量88.96%的信息。根据主成分得分图和聚类分析谱图,可将10种中药分为两类。找出了与每类中药相关性密切的微量元素,解释了10种中药之间的相似性与差异。通过主成分分析和聚类分析初步揭示出10种降脂中药的微量元素与其功效存在相关性,为该类中药的开发提供了科学依据和理论基础。