碳化硅晶体产生中红外飞秒激光研究获进展

中红外激光(3~5μm)在环境监控、气体分子识别、相干断层成像、军事等领域有着重要应用,特别是近年来在高次谐波产生单个阿秒脉冲的研究中,由于周期量级中红外飞秒激光能获得更高截止能量的谐波阶次,有望获得更短的阿秒脉冲和更高的时间分辨率,因此倍受人们的青睐。但受限于激光增益介质,目前较难在室温下直接获得中红外波段的飞秒激光,为此广泛应用的方案是基于非线性晶     

超薄油膜润滑的分子动力学模拟Ⅰ．刚性分子模型

分子量级超薄油膜的润滑特性与流体润滑及边界润滑的都有所不同，而且在超薄油膜中也同样存在着润滑剂的流动。因此，利用分子动力学方法模拟了超薄油膜中的压力流动，模拟中采用了刚性分子流体模型，重点研究固体壁面对流动的影响，结果表明，当油膜厚度远比流体分子“直径”大时，模拟所得速度剖面和流量均与流体力学的理论值基本一致；随着油膜厚度逐渐变薄，压力流动或动压流因受到固体壁面的阻碍作用而不断减小；当油膜厚度减小到几个分子直径量级时，两固体壁面之间的流体分子发生固化或晶体化，由此而导致压力流动消失。这可能是流体动力润滑向边界润滑转化的机理之一。由这些研究结果可见，分子动力学模拟在薄膜润滑研究中具有广阔的应用前景。     

影响分子沉积膜纳米摩擦特性的几个因素

利用原子力显微镜探讨了表面电荷及分子端基对分子沉积膜纳米摩擦特性的影响，并考察了表面形貌在不同扫描方向和法向高度上对摩擦力的影响．结果表明：对Si3N4针尖而言，表面净电荷对摩擦特性有一定的影响，不同类型的表面电荷对摩擦力和摩擦系数的影响不同，正电荷影响相对较大；在较小载荷和粘附力的条件下，针尖在表面上滑动时所受的摩擦作用同分子端基有关；单层CuTsPc分子沉积膜表面形貌的取向对摩擦力影响不大，分子沉积膜的表面高度同摩擦力，即时测量值并不存在对应关系，摩擦力受表面形貌的影响较小．     

化学反应流中分子扩散的二点封闭MCA模型

在化学反应流的概率密度函数(PDF)方法中,对流项和化学反应项都是封闭的,但分子扩散项必须模拟。现有的分子扩散模型都是唯象的,需要引入外加参数,并难以通过一些基本物理过程的检验。本文发展了随机映射逼近(mapping closure approximation,MCA)方法,解析地从控制方程导出一个封闭的分子扩散模型。该方法考虑两点联合概率密度函数方程,引入空间特征尺度,因此解决了以往映射封闭方法中分子扩散速率无法确定的问题。数值模拟表明该方法能用于预测标量扩散的速度,以及概率密度函数和条件平均扩散等统计量。     

薄膜润滑中的应力偶效应

利用应力偶理论计算了薄膜润滑的膜厚特性.计算结果表明:应力偶的作用相当于增加润滑剂粘度,其可以增加油膜厚度,提高承载能力;同时应力偶作用依赖于油膜尺寸,润滑油膜越低,其影响越明显.     

改进的 Morse 势和冲击压缩

用分子动力学方法模拟凝聚介质中一维分子链上的激波传播，以得到与冲击压缩实验相一致的结果。通过比较分子链上的孤立波解与激波的实验结果，提出对分子间Ｍｏｒｓｅ作用势进行与考虑量子效应相一致的修正，从而使分子动力学模拟得到的激波Ｕｓ－Ｕｐ关系与实验结果在波后粒子速度达到声速的范围内一致。     

A molecular mechanics approach for analyzing tensile nonlinear deformation behavior of single-walled carbon nanotubes

In this paper, by capturing the atomic information and reflecting the behaviour governed by the nonlinear potential function, an analytical molecular mechanics approach is proposed. A constitutive relation for single-walled carbon nanotubes (SWCNT’s) is established to describe the nonlinear stress-strain curve of SWCNT’s and to predict both the elastic properties and breaking strain of SWCNT’s during tensile deformation. An analysis based on the virtual internal bond (VIB) model proposed by P. Zhang et al. is also presented for comparison. The results indicate that the proposed molecular mechanics approach is indeed an acceptable analytical method for analyzing the mechanical behavior of SWCNT’s. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10121202, 90305015 and 10328203), the Key Grant Project of Chinese Ministry of Education (0306) and the Research Grants Council of the Hong Kong Special Administrative Region, China (HKU 7195/04E).     

Simulation for surface self-nanocrystallization under shot peening

Driven by high frequency and multi-directional shot peens, dislocations of various orientations proliferate into the metal, and accumulate in high density in the surface layer of a shallow depth. Migration, generation and annihilation of dislocations dictate the evolution of mobile dislocation density. Simulation for the experiment of pure iron under repeated shot peen flux of 800 times per square millimeter is carried out, and a dislocation density up to 2.17×10¹¹ mm⁻² is achieved. Dislocations of such density in the surface layer are shown to be capable of forming nano-grains whose size is about 10 nm. Molecular dynamics simulation verifies the formation of nano-grained metals at such dislocation density level. The dislocations are first regrouped to form subcrystallites, then combined to form stable nanocrystallized grains after sufficiently long time of relaxation. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10121202)     

基于Discovery Studio软件的本科生创新实验项目设计*——卡托普利与血管紧张素转化酶的分子对接

基于Discovery Studio软件高质量的分子三维结构可视化功能和分子对接模拟模块,设计了卡托普利与血管紧张素转化酶的分子对接实验,让学生通过分子对接模拟过程,掌握药物分子结构特征,理解构效关系特征,认识酶抑制剂和靶蛋白的作用机制,了解药物研究新手段。     

昆明物理研究所分子束外延碲镉汞薄膜技术进展

碲镉汞(MCT)自从问世以来一直是高端红外(IR)探测器领域的首选材料,分子束外延碲镉汞技术具有低成本异质外延、材料能带精准调控、原位成结等优势,是第三代红外焦平面陈列(FPA)器件研制的重要手段。本文报道了昆明物理研究所分子束外延(MBE)MCT薄膜技术进展,包括材料结构、晶体质量、表面缺陷、材料均匀性、掺杂浓度等参数优化控制的研究结果。异质衬底、碲锌镉衬底上MCT薄膜尺寸分别为4英寸(10.16 cm)及2.5 cm×2.5 cm,材料EPD值分别在1×10⁶ cm^-2附近及(3~30)×10⁴ cm^-2范围,表面宏观缺陷密度分别在30 cm^-2附近及100~300 cm^-2范围,薄膜质量与国内外先进水平相当。采用分子束外延MCT薄膜实现了2 048×2 048中波红外(MWIR)、2 048×2 048短波甚高分辨率红外(SWIR)焦平面、640×512中短双色红外(S-MWIR)、320×256中中双色红外(M-MWIR)FPA探测器的研制和验证。