理想条件下氡及其子体运移新理论及其运移方程

论述了氡及其子体运移的新理论,认为氡及其子体在垂直方向的运移机理是氡及其子体经α 衰变所放出的α粒子减速后，将成为He核，He核可与氡及其子体形成团簇，当团簇在介质中 所受的浮力大于其重量时，团簇便能自行向上运移，否则团簇就向下运移.在此理论基础上 建立了氡运移理论分布方程，并对运移方程进行了验证. 关键词： 团簇 氡运移 运移方程     

理想条件下氡及其子体垂直运移实验数据分析

对氡及其子体的长距离运移实验数据进行了分析,发现利用氦氡团簇解释氡的快速向上运移,α粒子的数量远远不够.如果假定氡有很强的从空气中吸附氦气的能力,从而获取足够的氦组成氦氡团簇垂直运移,则又与相关实验中加有氦气后氡及其子体向上、向下运移概率与自然状态相同的结论矛盾.提出氦氡团簇可能不是氡具有快速向上运移能力的主要原因,氡的快速向上运移能力可能另有更深层次的原因,有待进一步深入研究. 关键词： 氡 垂直运移 氦氡团簇     

Li_nC团簇的结构稳定性与振动光谱

基于光学材料中锂元素的含量对物质稳定性及光学性质的影响,利用Gaussian 03程序包,采用密度泛函理论中的B3LYP方法,在6-31G(d)水平上对光学材料LinC(n=1~9)团簇进行了结构稳定性及振动光谱的研究.结果表明:当n3时团簇的结构为三维立体结构,碳原子被俘获在锂原子笼内.除了Li2C外,其它团簇的体系基态都处于低电子态,当n为偶数时为单重态,n为奇数时为双重态.在团簇稳定性上,明显的奇偶振荡效应出现在能量的二阶差分和最高占据轨道与最低空轨道的能隙中.对于LinC,n为偶数的团簇比相邻的奇数团簇更稳定.碎片能量分析表明最有可能的团簇生长路径是在Lin-1C团簇上结合一个锂原子成为LinC团簇.LinC团簇的光谱落在指纹区域.随着锂原子数的增加,振动频率减小.当锂原子数为偶数时,基态结构的频率差是最小的,当锂原子数为奇数时,基态结构的频率差却是最大的.     

基于密度泛函紧束缚方法的Ge_(10)团簇Mülliken交叠电子布居分析与解离行为研究

随着微电子工业和纳米技术的不断发展,对低维锗材料物理和化学性质的研究正成为研发新型微纳电子器件的基础.采用遗传算法和密度泛函紧束缚方法相结合计算得到Ge_(10)团簇最低能量构型.通过对该团簇内局域原子堆积结构和基于Mülliken电子布居的电子性质分析,发现团簇内两个原子间成键的强弱受原子间距和这两个原子各自近邻原子的状况影响.团簇内部原子上的电子会向团簇外部原子转移.团簇的解离会以分成两个团簇和单个原子的方式进行.当以团簇方式解离时,出现两个Ge_5团簇或一个Ge_3和一个Ge_7团簇.位于团簇小表面上方的原子会首先从团簇解离出来,随后八面体顶点上的原子发生解离.     

Cu偏析诱导Co团簇结构及性质异常的动力学模拟

采用分子动力学结合镶嵌原子势方法,模拟研究了Cu原子分别分布于基体Co团簇内层和表面构成Cu-Co合金团簇的结构和热力学性质,研究表明,相同数目的 Cu原子掺杂到基体中因掺杂层的不同,会诱导内层Co团簇和外层Co团簇结构、能量及熔点表现出巨大差异;Cu原子在团簇各层掺杂位置的差异,会导致原子向低能态位置偏移,但相对移动后后续原子的补位,使团簇结构随温度呈相对无扩散度相变;Cu原子由内层向表面偏析是内层Co团簇与相同原子数比例的外层Co团簇熔点产生巨大差异的主要原因.     

Si_n团簇/石墨烯(n≤6)结构稳定性和储锂性能的第一性原理计算

目前,硅/碳复合材料是锂离子电池最有潜在应用前景的高容量负极材料之一,硅与碳材料的界面状态是影响其电化学性能的重要因素.本文在作为碳材料结构单元的石墨烯表面构建了 Si_n(n≤6)团簇,采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法研究了 Si_n团簇/石墨烯(Si_n/Gr)的几何构型、结构稳定性和电子性质.结果表明,当Si原子数n≤4时,Si_n团簇优先以平行于石墨烯的二维构型沉积在石墨烯表面,当n ≥ 5时,Si_n团簇优先以三维立体构型沉积在石墨烯表面.随着n的增大,Si_n团簇在石墨烯表面的热力学稳定性显著降低,两者之间的界面结合减弱,并且伴随着Si_n团簇与石墨烯之间的电荷转移也越来越少.同时还研究了Si_n/Gr复合构型的储锂能力,Li原子主要存储在Si_n团簇临近的石墨烯表面和Si_n团簇周围,Si_n团簇与石墨烯复合形成的协同作用增强了 Li原子吸附的热力学稳定性.当n≤4时,存储2个Li原子有利于提高xLiSi_n/Gr体系的热力学稳定性,继续增加Li原子数x会导致稳定性降低;当n≥5时,稳定性随着Li原子数x的增多而逐渐降低.     

Ge/Pb/Si(111)生长中Ge原子沿团簇边缘扩散的三维Monte-Carlo模拟

用动态Monte-Carlo方法对Ge在单层表面活性剂Pb覆盖的Si(111)表面上沿团簇边缘扩散进行三维模拟.重点讨论Ge原子是否沿团簇边缘扩散,沿边缘扩散时的最大扩散步数及最近邻原子数对三维生长的影响,并计算薄膜表面粗糙度研究三维生长模式.模拟表明Ge沿团簇边缘扩散的行为对薄膜生长模式的影响很大,同时讨论了ES势对三维生长模式的影响.     

分子动力学方法研究金属Ti中He小团簇的迁移

采用分子动力学方法模拟了不同温度下He原子及He团簇在金属Ti中的迁移特性,并计算了扩散前系数和激活能. 研究发现这种扩散的各向异性非常显著,具体表现在He原子及He团簇在不同方向上扩散系数的前系数完全不同,但它们的激活能却相同. 研究表明:在预测金属中He的扩散行为时,必须采用动态模拟方法才能得到准确的前系数,仅仅考虑势垒的静态模拟方法是不行的. 另外,还发现一个不同于直觉的现象,即较低温度下He二聚物的扩散系数比单个He原子的扩散系数大;此外,在所模拟的温度范围内Arrhenius方程能够很好地描述它们的扩散. 这说明动力学模拟对预测金属中He的扩散行为具有重要的意义. 关键词： 分子动力学 扩散系数 各向异性 氦     

Ga2Asn离子团簇结构及其光电子能谱研究

利用密度泛函理论中B3LYP方法,在6-311G(d)基组上对Ga2Asn(n=1-5)阴阳离子团簇的几何结构和光电子能谱进行了系统研究.结果得到了各团簇的最稳定结构,在(Ga:Asn(n=1-5)阴阳离子团簇中,稳定性随着总原子数的增大而呈奇偶变化规律,对于(GaAsn-团簇,总原子数为奇数的团簇比原子数为偶数的团簇稳定;对于GazAsn团簇,总原子数为偶数的团簇比原子数为奇数的团簇稳定.团簇的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)能级之间的能隙差随As原子数的增大而呈现奇偶交替变化规律,当As原子数为偶数时,中性团簇及其阴阳离子团簇的基本相同,当As原子数为奇数时,它们差异较大.     

铜团簇几何结构和结合能的半经验理论研究（Ⅲ）：平均近邻原子间距…

利用已建立的嵌入原子法描述铜团簇中原子之间的相互作用，通过优化团簇总能量，本文分别计算出一些具有立方八面体密堆结构形式的铜小团簇（原子数ｎ为１３〈ｎ〈２０１）的结构，根据本文的计算结果，团簇内部近邻原子的间距约等于大块物质的近邻原子间距ａ０，不随团簇的增大而改变；而在团簇的表层（厚约ａ０），其原子沿团簇径向有较明显的收缩；表层原子的收缩导致平均近邻原子间距的尺寸收缩效应；该平均近邻原子间距的相对收     

嵌入原子法计算金属钚中点缺陷的能量

钚因放射性衰变而出现老化效应.钚中点缺陷的性质和行为是理解钚老化效应的一个基础和前提.运用分子动力学模拟技术,计算了金属钚中点缺陷和点缺陷团簇的形成能和结合能.其中钚-钚、钚-氦和氦-氦相互作用势分别采用嵌入原子多体势、Morse对势和Lennard-Jones对势.计算结果表明,单个自间隙原子易以〈100〉哑铃状形态存在;间隙氦原子在理想晶格的八面体间隙位置相对较为稳定;氦原子与空位的结合能较大,在钚的自辐照过程中两者易于结合并形成氦-空位团簇;氦-空位团簇的形成能随氦原子数的增加而增大,当氦与空位的数     

理想条件下氦氡团簇离子垂直移动速度的理论计算

在论述了氦氡团簇形成机理的基础上，根据传统力学理论，进一步推导了氦氡团簇离子移动速度计算公式，并对氦氡团簇向上和向下移动的极限速度以及达到极限速度的时间进行了讨论. 关键词： 团簇 氡运移 最大速度     

有序合金中的原子扩散与格点停留时间

到目前为止,有序合金扩散理论尚存在两个重要的问题有待突破.一是如何正确理解原子的热扩散运动与合金中原子有序排列之间的矛盾;二是能否将扩散系数以外的其它理论参量与原子跳跃迁移的相关实验测量联系起来.为了解决这些问题,作者建议使用原子在不同格点的停留时间差异来表达合金的有序度参量.当原子在反结构晶格位置的平均停留时间很短时,原子完全可能以最近邻跳跃的方式在有序合金中迁移而不破坏原子的长程有序排列.以B2-NiGa有序合金为例,根据Ni原子格点停留时间的赝弹性中子散射实验测定,作者计算了1403 K温度时B2-NiCa合金的有序度为78.9%.     

Diffusion mechanisms in the Fe3Si alloys

In this paper,the possible reascon for the high thermal vacancy concentration and the low migration barriers for the Fe atorn diffusion in the stoichiometric DO3 structure Fe3Si have been discussed.The high thermal vacancy conenrrarion was attributed to the compression of Fe-Fe atcmic pairs and the tension of Fe-Si atomic pairs in Fe75Si25.The deformations (compression or tensicn)of the atompairs incrcase the interatomic potentials and thus dercrease the enthalpies of vacancy formation.The low minration bamiers for the Fe atom diffusion in Fe75Si25 were related to the symmetric property of the triangualar bamiers.Additionally.it was considered that the Si atoms in Fe3Si could probably migrate via nearest-neighbour jumps without disturbing the long-range order of atomic arrangements,provided that during the diffusion process the residence time on the antistructure sites is very short.     

Diffusion mechanisms in the Fe_3Si alloys

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｉｔｈｔｈｅｏｎｌｙｅｘｃｅｐｔｉｏｎｔｈａｔｔｈｅｓｍａｌｌｉｍｐｕｒｉｔｙｏｒｍｉｎｏｒｉｔｙａｔｏｍｓｃａｎｍｏｖｅｂｙｔｈｅｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍ ,ｉｔｉｓｍｏｓｔｌｙｔｈｅｖａｃａｎｃｙｔｈａｔｉｓｈｅｌｄｒｅｓｐｏｎｓｉｂｌｅｆｏｒｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｏｆａｔｏｍｓｉｎｔｈｅｏｒｄｅｒｅｄａｌｌｏｙｓ[1 ] .Ｉｔｗａｓｇｅｎｅｒａｌｌｙｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈａｔｔｈｅｍｉｎｏｒｉｔｙａｔｏｍｓｉｎｔｈｅｏｒｄｅｒｅｄａｌｌｏｙｓ,ｓ…     

Ab initio study of formation, migration and binding properties of helium-vacancy clusters in aluminum

Ab initio calculations based on density functional theory have been performed to study the dissolution and migration of helium, and the stability of small helium-vacancy clusters He_nV_m (n, m=0-4) in aluminum. The results indicate that the octahedral configuration is more stable than the tetrahedral. Interstitial helium atoms are predicted to have attractive interactions and jump between two octahedral sites via an intermediate tetrahedral site with low migration energy. The binding energies of an interstitial He atom and an isolated vacancy to a He_nV_m cluster are also obtained from the calculated formation energies of the clusters. We find that the di- and tri-vacancy clusters are not stable, but He atoms can increase the stability of vacancy clusters.     

Effect of metal catalyst on the mechanism of hydrogen spillover in three-dimensional covalent-organic frameworks

Hydrogen spillover mechanism of metal-supported covalent-organic frameworks COF-105 is investigated by means of the density functional theory, and the effects of metal catalysts M_4(Pt_4, Pd_4, and Ni_4) on the whole spillover process are systematically analyzed. These three metal catalysts exhibit several similar phenomena:(i) they prefer to deposit on the tetra(_4-dihydroxyborylphenyl) silane(TBPS) cluster with surface-contacted configuration;(ii) only the H atoms at the bridge site can migrate to 2,3,6,7,10,11-hexahydroxy triphenylene(HHTP) and TBPS surfaces, and the migration process is an endothermic reaction and not stable;(iii) the introduction of M_4 catalyst can greatly reduce the diffusion energy barrier of H atoms, which makes it easier for the H atoms to diffuse on the substrate surface. Differently, all of the H2 molecules spontaneously dissociate into H atoms onto Pt_4 and Pd_4clusters. However, the adsorbed H2 molecules on Ni_4 cluster show two types of adsorption states: one activated state with stretched H–H bond length of 0.88 ?A via the Kubas interaction and five dissociated states with separated hydrogen atoms. Among all the M_4 catalysts, the orders of the binding energy of M_4 deposited on the substrate and average chemisorption energy per H2 molecule are Pt_4Ni_4Pd_4. On the contrary, the orders of the migration and diffusion barriers of H atoms are Pt_4Ni_4Pd_4, which indicates that Pt_4 is the most promising catalyst for the hydrogen spillover with the lowest migration and diffusion energy barriers. However, the migration of H atoms from Pt_4 toward the substrate is still endothermic. Thus direct migration of H atom from metal catalyst toward the substrate is thermodynamically unfavorable.     

Molecular Dynamics Simulations of Helium Behaviour in Titanium Crystals

Molecular dynamics simulations are performed to investigate the behaviour of helium atoms in titanium at a temperature of 30OK. The nucleation and growth of helium bubble has been simulated up to 50 helium atoms. The approach to simulate the bubble growth is to add helium atoms one by one to the bubble and let the system evolve. The titanium cohesion is based on the tight binding scheme derived from the embedded atom method, and the helium-titanium interaction is characterized by fitted potential in the form of a Lennard-Jones function. The pressure in small helium bubbles is approximately calculated. The simulation results show that the pressure will decrease with the increasing bubble size, while increase with the increasing helium atoms. An analytic function about the quantitative relationship of the pressure with the bubble size and number of helium atoms is also fitted.