气体-表面相互作用的分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法研究了气体分子Ar在光滑和粗糙Pt表面上的散射规律.提出了一种速度抽样方法,计算了不同温度条件下气体分子对光滑和粗糙表面的切向动量适应系数和吸附概率.结果显示：光滑表面条件下,气体分子的切向动量系数和吸附概率都随着温度的升高而降低;粗糙度对气体分子切向动量与表面的适应具有极大的促进作用,当粗糙度足够大时,切向动量适应系数的大小趋近于1.0,对温度的敏感性也逐渐降低.采用粒子束方法对气体分子在光滑和粗糙表面上的散射规律进行了定量分析.总结了散射过程中气体分子的典型轨迹和动量变化规律,将气体分子在光滑表面的散射分为两种类型：单次碰撞后散射和多次碰撞后散射.单次碰撞后散射的气体分子平均切向动量有所减小,而经过多次碰撞后散射的气体分子则倾向于保持原有的平均切向动量.对于粗糙表面,粗糙度的存在使气体分子与表面间的动量和能量适应更加充分,导致气体分子在较粗糙表面上散射后的平均切向动量大幅减小并接近于0,且气体分子在表面上经历的碰撞次数越多,其散射后的能量损失越严重.     

微纳气体流动中动量协调系数的分子动力学模拟

协调系数反映气体与壁面动量和能量交换规律,获得准确的协调系数以及明晰影响协调系数的因素十分重要.使用分子动力学方法提出了一种协调系数的统计方法,在等温泊肃叶流动中,探讨了不同温度及流速下切向和法向动量协调系数的变化规律.结果表明,切向动量协调系数对温度敏感,随着温度的上升其值逐渐减小并趋向于稳定,而流速不同时变化不大;法向动量协调系数受温度和流速影响很小,在等温流动中趋向于1.     

电磁能量-动量转化和守恒定律四维形式的一种推导

定义了电磁场的四维动量流密度张量,并将电磁能量转化和守恒定律及动量转化和守恒定律写成了四维协变形式,给出了三维电磁能量密度、能流密度、动量密度和动量流密度关于两个惯性系之间的变换关系,还给出了四维动量流密度张量与四维电磁场张量之间的依赖关系。     

动量及能量转换和守恒的互动式教学

本文通过子弹与木块的碰撞过程中作用力和反作用力做功不相等的例子,详细分析了该力学系统在整个过程中动量及能量的转换和守恒.同时,针对这个问题课堂上采用互动式的讨论,使学生更加深入理解动量及能量转换和守恒的本质,收到了良好的教学效果.     

关于一个提绳问题中能量转化的讨论

针对一道常见竞赛题中出现的动量解答结论与能量守恒矛盾的问题, 进行深入探讨, 重新审视常见解释, 并 提出新的观点, 指出题目中存在的固有缺陷, 并加以更正     

β粒子验证相对论动量-能量关系实验中单能电子阻止本领的研究

本文利用RES-98型相对论效应实验谱仪测定了单能电子在空气中的阻止本领,对单能电子在空气中能量损失规律进行了讨论,分析了β粒子验证相对论动量-能量关系实验中空气对实验结果的影响;实现了在普通实验室进行单能电子阻止本领的测量．     

狭小间距间Cu/Al薄膜相互作用的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟软件基于Lennard-Jones-9-6势函数研究了狭小间距Cu/Al纳米薄膜间的相互作用. 我们通过计算薄膜表面单位面积上的范德华相互作用能σ_E,综合性地讨论了非接触Cu/Al薄膜间的相互作用.结果显示,当两薄膜的间距从12Å减小到3Å时,相互作用能呈现两个阶段：起初几乎不变,然后迅速增大.临界间距在7 Å附近.在两薄膜相互靠近的过程中,相互作用能受体系尺寸、空位缺陷尺寸、表面涂层及薄膜间距的影响较大,然而几乎不受空位缺陷形状的影响.     

狭小间距间Cu/Al薄膜相互作用的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟软件基于Lennard-Jones-9-6势函数研究了狭小间距Cu/Al纳米薄膜间的相互作用.我们通过计算薄膜表面单位面积上的范德华相互作用能,综合讨论了非接触Cu/Al薄膜间的相互作用.结果表明,当两薄膜的间距从12减小到3时,相互作用能呈现两个阶段:起初几乎不变,然后迅速增大.临界间距在7附近.在两薄膜相互靠近的过程中,相互作用能受体系尺寸、空位缺陷尺寸、表面涂层及薄膜间距的影响较大,然而几乎不受空位缺陷形状的影响.     

入射能量对H2+与SiC表面相互作用影响的分子动力学模拟

用分子动力学方法研究了入射能量对 H2+与 SiC 样品表面相互作用的影响.模拟结果表明,在 H2+轰击 SiC 样品表面的初始阶段,样品中 H 原子的滞留量增加较快,其后,增加的速率减慢,并逐渐趋于饱和.入射能量越大,样品中 H 原子的滞留量也就越大.样品在 H2+的轰击下,样品 Si、C 原子会发生刻蚀.入射能量越...     

带电体低速运动时电磁场的能量和动量

依据电磁场的相对论变换,计算了均匀带电球面、运动方向垂直于环面的通电螺绕环、运动方向平行于轴向的充电圆柱形电容器、运动方向垂直于板面的平行板电容器等4种带电体低速运动（v 虫 c）时电磁场的能量和动量。     

Current trends in the theories of gas-surface interaction

Studies on gas-surface dynamics have acquired considerable importance recently not only for their intrinsic scientific interest but also for their technological potential. This article first briefly describes various experimental techniques and a number of interesting recent observations resulting from these techniques. It then discusses certain important theoretical methodologies being extensively used nowadays. There arethree broad overlapping streams of theoretical works, viz classical, semi-classical and quantum-mechanical. There are alsothree basic problems in gas-surface interaction, viz (i) the interface presents a manybody problem; (ii) the solid surface is “rough”; (iii) the number of diffractive and inelastic channels is enormously large. The semi-classical approaches appear to dominate over the others in variety and quantity. But the sources of benchmark theoretical results are still the rigorous classical-trajectory and close-coupling quantum-mechanical calculations. The coming years are likely to witness not only increased numerical accuracy through refinements in semi-classical and quantum-mechanical approaches, but also certain special approximate methods designed to yield deeper physical insights into the nature of gas-surface interaction. The authors felicitate Prof. D S Kothari on his eightieth birthday and dedicate this paper to him on this occasion. An erratum to this article is available at .     

F原子与SiC(100)表面相互作用的分子动力学模拟

本文采用分子动力学模拟方法研究了F原子(能量在0.5—15 eV之间)与表面温度为300 K的SiC(100)表面的相互作用过程. 考察了不同能量下稳定含F反应层的形成过程和沉积、刻蚀过程的关系以及稳定含F反应层对刻蚀的影响. 揭示了低能F原子刻蚀SiC的微观动力学过程. 模拟结果表明伴随着入射F原子在表面的沉积量达到饱和,SiC表面将形成一个稳定的含F反应层. 在入射能量小于6 eV时,反应层主要成分为SiF₃,最表层为Si-F层. 入射能量大于6 eV时,反应层主要成分为SiF. 关键词： 分子动力学 刻蚀 能量 SiC     

纳米铜团簇在常温和升温过程中能量特征的分子动力学研究

采用分子动力学方法和F-S多体势函数，模拟研究纳米铜团簇常温下能量特征及其在升温直到熔化过程中的变化，确定了常温下纳米铜团簇的表面原子厚度和表面能，给出在不同温度下纳米铜团簇能量大小分布比例和能量的概率密度，细致描述了团簇升温过程团簇内部原子和表面原子之间不同的变化特征. 关键词： 铜团簇 分子动力学 能量特征 温度     

分子动力学模拟H原子与Si的表面相互作用

通过分子动力学模拟了入射能量对H原子与晶Si表面相互作用的影响. 通过模拟数据与实验数据的比较, 得到H原子吸附率随入射量的增加 呈先增加后趋于平衡的趋势. 沉积的H原子在Si表面形成一层氢化非晶硅薄膜, 刻蚀产物(H₂, SiH₂, SiH₃和SiH₄)对H原子吸附率趋于平衡有重要影响, 并且也决定了样品的表面粗糙度. 当入射能量为1 eV时, 样品表面粗糙度最小. 随着入射能量的增加, 氢化非晶硅薄膜中各成分(SiH, SiH₂, SiH₃)的量以及分布均有所变化. 关键词： 分子动力学 吸附率 表面粗糙度 氢化非晶硅薄膜     

γ-TiAl金属间化合物面缺陷能的分子动力学研究

运用分子动力学方法，对γ-TiAl金属间化合物的面缺陷能(层错能和孪晶能)进行了研究. 计算得到γ-TiAl不同滑移系(或孪生系)的整体堆垛层错能曲线，结果表明，γ-TiAl较一般fcc晶体结构的金属可动滑移系(孪生系)的数量减少，在外界条件下呈脆性. 研究孪生系(1/6)〈112〉{111}的弛豫的整体堆垛层错(GSF)能和整体孪晶(GTF)能曲线，对不稳定层错能γ_usf、稳定层错能γ_sf和不稳定孪晶能γ_usf值进行分析，可以预知， γ-TiAl的主要变形机理为孪生系(1/6)〈112〉{111}的孪生和普通滑移系(1/6)〈110〉{111}的滑移，以及超滑移系(1/2)〈011〉{111}的滑移. 关键词： γ-TiAl')" href="#">γ-TiAl 堆垛层错能 孪晶能 分子动力学     

Diffusion activation energy versus the favourable energy in two-order-parameter model:A molecular dynamics study of liquid Al

In the present work, we find that both diffusion activation energy E_a(D) and E_a(S^ex) increase linearly with pressure and have the same slope (0.022±0.001 eV/GPa) for liquid Al. The temperature and pressure dependence of excess entropy is well fitted by the expression -S^ex(T,P)/k_B=a(P)+b(P)T+c(P)exp(E_f/k_BT), which together with the small ratio of E_f/k_BT leads to the relationship of excess entropy to temperature and pressure, i.e. S^ex≈-cE_f/T, where c is about 12 and E_f (=Δ E-PΔV) is the favourable energy. Therefore, there exists a simple relation between E_a(S^ex) and E_f, i.e. E_a(S^ex)≈cE_f.     

反应显微成像谱仪动量及能量分辨因素分析

在对反应显微成像谱仪的工作原理作简要介绍的基础上,全面分析了各种可能影响动量分辨的因素,并结合反应显微成像谱仪的技术参数分别对反冲离子动量分辨以及电子动量与能量分辨进行了详细计算和讨论,确定了反应显微成像谱仪的动量及能量分辨,并为进一步提高分辨提供了重要依据. 关键词： 动量分辨 能量分辨 反应显微成像谱仪 动量成像原理     

Isospin effects of the Skyrme potential and the momentum dependent interaction at intermediate energy heavy ion collisions

We improve the isospin dependent quantum molecular dynamical model by including isospin effects in the Skyrme potential and the momentum dependent interaction to obtain an isospin dependent Skyrme potential and an isospin dependent momentum interaction. We investigate the isospin effects of Skyrme potential and momentum dependent interaction on the isospin fractionation ratio and the dynamical mechanism in intermediate energy heavy ion collisions. It is found that the isospin dependent Skyrme potential and the isospin dependent momentum interaction produce some important isospin effects in the isospin fractionation ratio.     

Molecular dynamics study of plastic deformation mechanism in Cu/Ag multilayers

The plastic deformation mechanism of Cu/Ag multilayers is investigated by molecular dynamics(MD) simulation in a nanoindentation process. The result shows that due to the interface barrier, the dislocations pile-up at the interface and then the plastic deformation of the Ag matrix occurs due to the nucleation and emission of dislocations from the interface and the dislocation propagation through the interface. In addition, it is found that the incipient plastic deformation of Cu/Ag multilayers is postponed, compared with that of bulk single-crystal Cu. The plastic deformation of Cu/Ag multilayers is affected by the lattice mismatch more than by the difference in stacking fault energy(SFE) between Cu and Ag. The dislocation pile-up at the interface is determined by the obstruction of the mismatch dislocation network and the attraction of the image force. Furthermore, this work provides a basis for further understanding and tailoring metal multilayers with good mechanical properties, which may facilitate the design and development of multilayer materials with low cost production strategies.