β—C3N4研究的新进展

β－Ｃ３Ｎ４的研究是近年来凝聚态物理和材料科学研究的热门课题之一。我们利用偏压辅助热解化学气相沉积方法，首次获得１－３μｍ，横截面尺寸在３００－５００ｎｍ和β－Ｃ３Ｎ４六棱体，其晶格常数α＝６．２４Ａ和ｃ＝２．３６Ａ，Ｎ：Ｃ＝１．３０－１．４０。     

一种新的纳米结构--管状石墨锥

文章作者利用微波等离子体辅助化学气相沉积的方法在铁针尖上合成了一种新的纳米结构，并称之为管状石墨锥．管状石墨锥在外形上由多面锥体组成，其内部是同心的圆柱形石墨层，其空心的直径为几个纳米到几十个纳米．这些管状石墨层从内到外地逐渐变短，从而使得它们呈现出锥形外观．锥的顶角一般为6-7度左右，锥的尖端只有几个纳米大小，而锥的底部可达到微米量级．值得注意的是，组成管状锥体的石墨层具有惟一的手性，都表现为锯齿型。     

Na原子在Si(111)-(7×7)表面的吸附:从二维原子气到纳米团簇阵列

作者利用扫描隧道显微镜 (STM)详细研究了室温下Na原子在Si(111) (7× 7)表面的吸附 .对STM图像及功函数变化的分析表明 ,当Na原子覆盖度小于临界覆盖度 (0 .0 8ML)时 ,Na原子具有类气态的性质并可以在一个吸附能阱中快速移动 .从STM图像可看出这种移动导致的对比度调制 .在临界覆盖度以上 ,Na原子自组装形成团簇阵列 .第一原理模拟计算的结果与作者的实验结论很好吻合 .     

水在金属表面的氢键网络结构振动谱研究

用从头计算分子动力学模拟方法研究了水在Pt(111)表面上的吸附。总能优化和振动谱分析都表明，在这个表面上水以有序的分子态双层结构存在。这一结论和最近对水在Ru(0001)表面上吸附的计算结果相悖，但和已有的实验相符。此外，文章作者首次确定双层结构中存在两种不同的氢键形式。这两种氢键可以通过0H伸缩振动模的振动谱得到直接证实。     

C3N4的制备与结构分析——Ⅱ.Ni衬底上的样品

在Ni衬底上获得长为1～3μm,横截面尺寸为300 nm左右的C₃N₄单晶六棱体。排除了在Si上生长由于混合相C-Si-N所引起的晶格常数不准确性。X光衍射和透射电镜确定的β-C₃N₄的晶格常数为a=0.624nm,c=0.236nm;a-C₃N₄的晶格常数为a=0.638nm,c=0.4648nm.它们与第一性原理计算值的偏差分别小于2.5％和1.3％。X射线能谱分析给出N:C=1.30～1.40。     

表面三维纳米结构在衰变过程中的层间质量传输机制

文章研究了三维纳米结构的稳定性和退化机制，提出了两种层间传输机制：any-site descent(ASD)机制和selective-site descent(SSD）机制，并用动力学蒙特卡模拟方法研究了这两个理论模型，结果表明，ASD和SSD机制为目前关于fcc(111）和fcc(100）表面上的三维纳米结构的形成，表面形貌演化和稳定性提供了一个微观尺度上的深入理解。     

Magnetic Behaviour of Antiferromagnetic Monolayer under an External Field

Magnetic behaviour of antiferromagnetic monolayer under external field is studied. This is the first time to calculate all components of spin statistical average of an anti ferromagnetic system with the random-phase approximation. To do so, a method is developed by many-body Green‘‘s function theory. Magnetization and susceptibility are investigated when external field is applied in either the x- or z-direction. The results are compared with the ferromagnetic monolayer.     

基于路径积分分子动力学与热力学积分方法的高压氢自由能计算

在相图研究中, 严格计算一个真实系统在特定温度、压强下的自由能是近年来该领域理论方法发展的前沿. 自Mermin提出有限温度密度泛函理论后, 在电子结构层面, 弱关联系统中人们就其在对自由能贡献的描述已相对完善, 但在原子核运动的描述上, 热运动与量子运动的非简谐项却总被忽视. 本文将路径积分分子动力学与热力学积分结合, 对300 GPa下氢晶体Cmca 结构中原子核热涨落与量子涨落对自由能的影响进行了分析. 发现在100 K核量子涨落非简谐项的贡献约为15 meV每原子, 远大于不同结构间静态焓的差别. 该研究提醒人们简谐近似在核量子效应描述中可能存在的不准确性(即使在低温下). 同时, 我们采取的方法 也为人们进行自由能的准确计算提供了一个简单有效的手段.     

首次“看见”离子水合物的原子结构并揭示离子输运的幻数效应

正水是自然界中最丰富、人们最为熟悉,同时也是最不了解的一种物质。Science在创刊125周年之际,公布了本世纪125个最具挑战性的科学问题,其中就包括:水的结构如何?2015年,《德国应用化学》也将水的相关问题列入未来24个关键问题之一(排第四)。水可以说是"soft in nature, hard in science"。虽然水分子的结构简单,但相关问题是复杂的,其中一个很重要的原     

物理学中的全量子化效应与新的探索

在一般的第一性原理计算中,原子核总是被近似成经典粒子.然而,在一些特殊的体系中,原子核的量子效应对体系的物理性质和物理过程有着至关重要的影响.在相关问题的模拟中,考虑了原子核量子效应的全量子化计算,展示了其独有的准确性.目前,路径积分分子动力学是被广泛采用的全量子化计算方法.而第一性原理的路径积分分子动力学不仅保留了第一性原理计算中电子结构和电子基态能量计算的方法,同时还应用费恩曼(Feynman)路径积分原理,得到了包含原子核量子信息的运动方程.张千帆等人应用第一性原理路径积分分子动力学,计算了BaZrO3中氢核的输运情况.结果表明,原子核的量子化对输运中两个不同的子过程有不同程度的影响,它使得有氢氧键断裂的T过程的势垒下降更多,使T过程成为快过程,从而验证了红外光谱实验的结果,同时否定了传统计算给出的T过程是慢过程的结论.