KDP晶体固-液界面吸附行为的分子模拟研究

通过构建晶体表面-KDP分子界面吸附结构模型, 采用分子动力学和密度泛函计算方法研究KDP分子在(001)和(010)面吸附的物理化学过程, 考察了温度对物理吸附行为的影响. 研究表明: KDP晶体表面的吸附过程和生长习性主要由化学吸附主导, 化学吸附能的计算表明[K-O₈]基元在(001)界面的结合能是(010)界面结合能的2.86倍; 在饱和温度附近, [H₂PO₄]^-阴离子在KDP界面的物理结合能随温度的变化呈现振荡特征, 溶液中有较多的离子团簇形成, 溶液变得很不稳定; 当温度从323 K降低至308 K时, 水分子在界面的结合能总体呈下降趋势, 而KDP分子在界面的吸附能总体呈上升趋势, 脱水过程是水分子和[H₂PO₄]^-阴离子在固液界面边界层竞争吸附的结果. 研究结果对确足晶体生长界面动力学过程发展和完善晶体生长理论有重要意义. 关键词： 分子动力学 双层结构模型 结合能     

晶体生长机制和生长动力学的蒙特卡罗模拟研究

采用动力学蒙特卡罗方法,对在完整光滑界面上低过饱和度溶液中的晶体生长机制和动态过程进行计算机模拟,得到了晶体生长速率与溶液过饱和度之间的关系以及晶体生长的表面形态。对以二维成核为主要生长机制的动力学生长规律进行分析,发现了二维成核生长的生长死区以及单核生长转变为多核生长时的过饱和度临界值,讨论了热粗糙度、表面扩散、台阶平均高度以及表面尺寸对晶体平均生长速率的影响。     

Sr3TaGa3Si2O14(STGS)单晶的晶格振动

根据空间群理论,预测了Sr3TaGa3Si2O14(STGS)单晶的振动模式,并分别计算了非极性和极性振动模式的Raman散射强度。测量了STGS晶体的Raman光谱,并对其振动模式进行了指认。实验结果表明STGS晶体具有6个A1对称类特征振动模式:波数为126cm-1的振动峰可指认为SiO4团簇、Sr原子和TaO6团簇间的相对平动;245cm-1的振动峰是SiO4团簇的扭曲振动和Sr—TaO6—Sr伸缩振动耦合的结果;特征峰557和604cm-1分别来源于O—Ta—O和O—Ga—O的伸缩振动;896cm-1谱带对应着两个SiO4四面体的O—Si—O伸缩振动;991cm-1的谱带对应着两个SiO4四面体的Si—O伸缩振动。实验结果和理论计算结果均确证了STGS晶体的层状结构,其弱的各项异性和压电模量归因于十面体结构单元的微弱形变。     

钙钛矿同质结太阳电池研究进展

钙钛矿太阳电池制备工艺简单,效率提升迅速,被认为是最具应用潜力的新一代光伏技术之一。近年来,大量研究表明,钙钛矿光电材料可以通过自掺杂或外源掺杂的方式实现薄膜导电类型(p型或n型)的定向调控;而具有双层薄膜结构的钙钛矿p-n同质结可以通过薄膜双沉积技术制备,这为钙钛矿同质结太阳电池的设计与制备提供了技术基础。新型钙钛矿同质结太阳电池摒弃传统的电子传输层和空穴传输层,可简化电池结构,不仅有利于提升电池工作稳定性,降低成本,更能进一步释放钙钛矿太阳电池在柔性和半透明应用中的潜力,推动钙钛矿电池的实用化进程。本文围绕钙钛矿同质结太阳电池,综述了钙钛矿光电材料p/n特性掺杂和钙钛矿同质结的研究进展,讨论了钙钛矿同质结太阳电池的基本结构和工作原理,并对其当前存在的技术问题和应用前景进行了总结与展望。     

氮气在MCM-41中毛细凝聚的模拟和理论研究

采用巨正则系综 Monte Carlo 方法(GCMC)以及基于扩展基本度量理论和 MBWR 状态方程的密度泛函理论,研究了 77.4 K 时氮气在不同孔径的 MCM-41 分子筛中吸附的密度分布和吸附等温线.提出的平均场权重密度泛函理论,克服了平均场近似预测主体相热力学性质时的偏差,获得的密度分布和吸附等温线与 GCMC 分子模拟结果有着很好的一致性.     

[MnHg(SCN)4(H2O)2]·2C4H9NO(MMTWD)晶体的光谱分析

根据商群对称性分析法对MMTWD晶体的振动模作了理论计算.计算结果显示,通过实验可观察到的拉曼散射峰和红外反射带应分别不超过297和148个.运用实验的手段,分别测定晶体的拉曼光谱和红外光谱,给出了MMTWD晶体在50～3 000 cm-1范围内的拉曼光谱图和400～4 000 cm-1范围里的红外光谱图,并对光谱中的谱线作了指认.给出了MMTWD晶体的分子结构示意图,最终确定MMTWD晶体结构为三维网状结构,说明在众多新型光功能材料当中MMTWD晶体是一种更适合生长成较大尺寸且稳定性较好的非线性光学晶体,在光电子领域中具有良好的应用前景.     

硝酸钾电解质溶液水化结构的分子动力学模拟

应用分子动力学方法对硝酸钾溶液中离子团簇的结构和离子的水化性质进行模拟研究．水分子采用简单点电荷模型，钾离子被看作带电硬球，硝酸根离子采用刚性四节点模型，同时考虑了节点间的库仑长程作用和L-J相互作用，库仑长程作用采用EWALD求和方法处理，得到了溶液中各种离子对的微观构型和径向分布函数，考察了溶液浓度对离子水化性质的影响．研究表明, 在KNO3溶液中存在一定程度的离子缔合，在高离子浓度情形，可以观察到二聚体、三聚体、溶剂分离阴阳离子对以及其它更复杂的离子团簇构型；离子水化数随离子浓度的升高而降低，对不同浓度的溶液得到的K+的水化数为5?7，NO3-的水化数为3.5?4.7，与蒙特卡罗模拟结果和飞行时间中子衍射实验的测量结果一致．     

Thin-Thick Film Transitions on a Planar Solid Surface： A Density Functional Study

A weighted density functional theory is proposed to predict the surface tension and thin-thick film transition of a Lennard-Jones fluid on a planar solid surface. The underlying density functional theory for the Lennard-Jones fluid at low temperature is based on a modified fundamental measure theory for the hard-core repulsion, a Taylor expansion around zero-bulk-density for attraction, and a correlation term evaluated by the weighted density approximation with a weight function of the Heaviside step function. The predicted surface tension and thin-thick film transition agree well with the results from the Monte Carlo simulations, better than those from alternative approaches. For the Ar/CO2 system, the prewetting line has been calculated. The predicted reduced surface critical temperature is about 0.97, and the calculated wetting temperature is below the triple-point temperature. This is in agreement with the experimental observation.     

受限狭缝中CO_2-CH_4体系的汽液相平衡性质

受限条件下CO2-CH4体系的相平衡性质对化工工艺过程的设计具有非常重要的意义.采用Gibbs系综Monte Carlo模拟,对220K下CO2-CH4体系在主体相和受限狭缝中的相平衡性质进行了系统地研究.通过主体相模拟与实验结果比较,验证了流体分子势能参数的合理性;通过改变狭缝壁面原子的能量参数,研究了受限环境对CO2-CH4体系汽液相平衡性质的影响.与主体相相比,在硬壁狭缝中,CO2-CH4体系的露点压力增加,泡点压力降低,压力-组成相图变窄,且体系更容易达到超临界状态;在吸引狭缝中,随壁面原子能量参数的增大,CO2-CH4体系的压力-组成相图上移,临界点处CH4的摩尔分数减小,相图变窄.在体系汽液相总组成相同情况下,硬壁狭缝内体系的汽液相密度均比主体相中小;随壁面原子能量参数增大,气相密度变大、液相密度在CH4的摩尔分数较小时变大而当CH4的摩尔分数达到一定值后反而减小.在体系汽液相总组成相同时,受限环境下的汽化热比主体相的汽化热小且随壁面吸引势的增强越来越小;在主体相和硬壁狭缝中体系的汽化热随CH4含量的增加单调减小,而当壁面势能参数较大时汽化热随CH4含量增加先增大后减小.