氦在铝表面辐照和积聚的团簇动力学模拟

我们利用团簇动力学模型(IRadMat)研究了keV-He离子辐照金属铝的缺陷动力学和氦的聚集行为.通过对不同俘获类型(团簇、晶界和位错)俘获He浓度的定量分析,我们发现大多数He原子被晶界吸收,这成为铝在低辐照通量下发生脆化的主要原因.随着辐照能量的增加,He滞留峰的位置会变得更深.然而,随着辐照通量的增加,He在体内的滞留量会变得更多,但滞留深度的峰值位置不变.我们的结果表明,晶界的影响在He的滞留分布以及铝的脆化行为中起着关键作用,这也有助于我们理解He在金属中的动力学行为和损伤的分布.     

大学物理课程的教学内容改革和教材资源建设

总结了教育部教指委教改项目"大学物理课程与中学物理课程衔接研究"的情况:圆满地完成了该项目预定的研究任务,取得了发表32篇教学研究论文并出版10本系列教材的成果,该成果具有"数量多、水平高和效果好"之特点,先后被评为河南大学教学成果特等奖、河南省优秀教学成果二等奖.     

AgGe_n(n=1～17)团簇:几何结构,稳定性和电子性质

利用密度泛函理论的B3LYP/LanL2DZ方法,对AgGe_n(n=1～17)团簇进行了系统的研究,较小的AgGe_m(n=1～11)和相对较大的AgGe_n(n=12～17)团簇出现了不同的生长方式.从n=12开始,形成了银原子被锗原子完全包围的笼状结构.根据AgGe_n团簇的分裂能和二阶能量差分,预测了AgGe_n(n=1～17)团簇的幻数为n=5、10、12和15.Mulliken电荷布局分析显示电荷转移的方向和团簇的大小与掺杂的金属种类有关.通过分析振动光谱,研究了团簇的动态稳定性,在实验中明显的红外谱和拉曼谱能被用来区别团簇结构.     

纳米团簇B92的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论(DFT)研究了一种新颖的准球形纳米团簇B92.经过结构优化和频率分析,这一准球形笼状团簇的直径为0.968 nm,其结构满足Eoustani提出的"Aufbau principle".团簇B92的平均结合能、能隙(HOMO-LUMO gap)、垂直电离势(VIP)及垂直电子亲和势(VEA)分别为5.28 eV,1.19 eV,5.47eV及2.45 eV.计算所得到的红外谱(IR)上有一个明显的峰在895 Cm-1处.此谱将有助于从实验上确定本文所提出的团簇B92的结构,团簇B92的电荷分布表明,其有望成为未来纳米电子学中的一种电容器,另外,作为比较,本文也给出了其他一些笼状硼团簇的性质.     

M_n(SiO_2)_3(M=Fe,Co,Ni;n=1-3)团簇的几何结构、光电性质及磁性

基于密度泛函理论中的广义梯度近似系统研究Mn(SiO2)3(M=Fe,Co,Ni;n=1-3)团簇的几何结构、光电性质和磁学性质.结果表明:Fe,Co原子相对于Ni原子更易于在(SiO2)3团簇上聚集;通过分析团簇的分裂途径及其产物,发现稳定性较好的氧化硅是一种很好的用于负载过渡金属"岛膜"的载体材料;Mn(SiO2)3团簇的能隙恰好位于近红外光谱范围内.通过磁性分析发现,该复合团簇的磁矩主要局域在过渡金属原子周围,而且,Fe2(SiO2)3和Co3(SiO2)3具有相对较大的磁矩,这主要源于过渡金属原子的d轨道间相互耦合.能隙和磁性两方面性质进一步肯定了二氧化硅磁性复合材料在医学界被用作光动力靶向治疗的可观前景.     

第一性原理研究SinB(n=1～12)团簇的稳定性

基于密度泛函理论(DFT),我们研究了SinB(n=1～12)团簇的稳定性.结果表明:SinB的基态构型是在Sin-1B的基态或亚稳态构型上带帽一个Si原子而得到;随着团簇尺寸的增大,B原子逐渐从吸附在Sin团簇的表面位置移动到Sin团簇笼内;掺杂B原子提高了纯硅团簇的稳定性;电子总是从Si向B转移,B原子所带的电荷数不仅与B原子的配位数有关,还与SinB团簇的基态结构密切相关.     

Au12M (M=Na,Mg, Al,Si, P,S, Cl)团簇的结构、稳定性和电子性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统地研究了Au12M(M=Na,Mg,Al,Si,P,S,Cl)团簇的结构、稳定性和电子性质.对团簇的平均结合能、镶嵌能、垂直离化势、最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)的能级差、电荷布居分析、自然键轨道(NBO)进行了计算和讨论.对于Au12M(M=Na,Mg,Al)团簇,它们形成了内含M原子的最稳定的笼状结构.然而对于Au12M(M=Si,P,S,Cl)团簇,它们却形成了以M元素为顶点的稳定锥形结构.在这些团簇中发现Au12S团簇相对是最稳定的,这是由于Au12S团簇形成了稳定的满壳层的电子结构.自然电荷布居分析表明:对于所有的Au12M(M=Na,Mg,Al,Si,P,S,Cl)团簇电荷总是从Au原子转向M原子.自然键轨道和HOMO分析表明Au12M团簇中发生了Au原子的s-d轨道和M原子的p轨道间的杂化现象.     

Cu吸附(SiO3)n(n=1—8)团簇几何结构和电子性质的密度泛函研究

运用密度泛函理论下的广义梯度近似和交换关联函数对Cu吸附(SiO₂)n(n=1—8)团簇的几何结构、电荷分布、稳定性和电子性质进行了较详细的研究,结果表明: Cu原子易于和带有悬挂键的Si原子作用并形成"铜岛膜"; Cu吸附(SiO₂)_n团簇后Si原子失去电子能力减弱,O原子得到电子能力增强;Cu(SiO₂)n(n 关键词： 密度泛函理论 2)_n (n=1—8)团簇')" href="#">Cu(SiO₂)_n (n=1—8)团簇 近红外吸收     

碱土金属Be 、Mg 、Ca掺杂磷团簇结构演变规律与光谱性质研究

采用第一性原理在B3LYP\6-311G水平上对MnPm（n=1～2, m=1～10）（M=Be 、Mg 、Ca）团簇进行几何构型优化和频率分析,得到团簇各个尺寸的基态结构,结果表明,在m+n=5～6时锥体结构居多,相应的稳定性要高于同尺寸其他构型,m+n>6时,基态结构中出现四元环和五元环。裂化能和二阶能量差分计算结果表明,MPm（m=1～10）团簇在m=2时同时获得局域的最大值, Be2Pm（m=1～10）团簇幻数结构呈现规则的奇偶振荡。Be掺杂P团簇稳定性高于同尺寸的Mg 、Ca掺杂,与Mg 、Ca相比Be原子更易于与P原子结合。稳定结构团簇红外和拉曼光谱显示,高频段MP2团簇红外和拉曼活性较强,Mg2P2, Ca2P2团簇红外谱主峰在高频段出现,与拉曼活性谱主峰相反。     

锂改性点缺陷石墨烯储氢性能的第一性原理研究

本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了两种石墨烯点缺陷处原子的分波态密度(PDOS),能带结构和差分电荷密度等,研究了锂掺杂对两种本征石墨烯缺陷C-Bridge和C7557电子结构的改性,以及对其储氢能力的影响.结果表明Li原子能够稳定的掺杂且不易形成团簇,并且Li原子掺杂石墨烯能够对石墨烯能带中的狄拉克锥和费米面起到调控作用,增强了缺陷石墨烯的电子活性.本征缺陷石墨烯的储氢能力较弱,缺陷石墨烯的储氢能力可以通过Li掺杂来改善.