中介尺度Au纳米团簇熔化的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟技术，研究了原子个数为16～8628的 Au纳米团簇的熔化过程.采用 Johnson的EAM (embedded atom method) 模型,模拟结果表明，金属纳米团簇存在一中介尺度区域.对Au纳米团簇而言，当原子个数N >456时，团簇的热力学性质与团簇尺寸呈线性关系，熔化首先从表面开始，逐步向中心区域推进，且满足Tmb－Tmc(N)＝aN(－1/3)的关系.另外，计算了中介区域的团簇的尺寸、熔化温度、表面能、熵、焓等热力学量以及均方根位移（RMSD）等动力学量，为研究纳米团簇提供定量数据.     

SrF2和BaF2熔化温度的分子动力学模拟

利用壳层模型分子动力学方法,考虑萤石结构分子中的预熔化现象,对SrF2和BaF2的分子动力学模拟熔化温度进行修正,获得了高压下SrF2和BaF2的熔化温度．同时给出了300K、0．1MPa-7GPa和10．1MPa-3GPa时SrF2和BaF2的状态方程,与已有研究结果的最大误差分别为0．3％和2．2％．计算所得SrF2和BaF2常压下的熔点与已有的实验结果符合较好．对于SrF2和BaF2分子体积变化和已有的熔化模拟的差别也做了比较和讨论．     

CaF2熔化温度的分子动力学模拟

The molecular dynamics method has been applied to simulate the melting temperatures of CaF 2 at elevated temperature and high pressure and to calculate the P～V equation of state of CaF 2 up to 100 GPa at 300 K. The interatomic potential was taken to be the sum of pairwise additive Coulomb, van der Waals attractions, and repulsive interactions. In addition, the shell model was used in molecular dynamics simulation. The pressure dependence of the melting temperature of CaF 2 was predicted up to 4 GPa. However, in order to account for the superheating melting of the molecular dynamic simulation, the simulated melting temperatures of CaF 2 were corrected by the modern theory of melting. Consequently, the melting temperatures of CaF 2 were accurately obtained at elevated temperature and high pressure. Therefore, it is shown that shell model molecular dynamics simulation at constant pressure indeed provides a useful tool for studying the melting temperatures of other materials under high pressures.     

高压下MgO熔化特性的分子动力学模拟

Molecular dynamics simulation was used to study the melting of MgO at high pressures. The melting temperature of MgO was accurately obtained at elevated temperature and high pressure after corrections based on the modern theory of melting. The calculated melting curve was compared with the available experimental data and other theoretical results at the pressure range of 0-135 GPa. The corrected melting temperature of MgO is in good agreement with the results from Lindemann melting equation and the twophase simulated results below 15 GPa.     

金属铜升温熔化过程的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了金属铜的升温熔化过程.原子间作用势采用FS (Finnis-Sinclair)势，结构分析采用双体分布函数(PCF)、均方位移(MSD)等方法.计算结果表明,在连续升温过程中，金属铜在1444 K熔化，在该熔化点的扩散系数为4.31×10－9 m2•s－1.上述结论与实验值相当接近，并且比之采用EAM镶嵌原子势所作模拟得到的结果更佳，说明FS势可以用来处理象液铜这样较复杂的无序体系.本文指出了升温速率在金属熔化过程中所起的作用.     

小尺寸金属团簇熔化过程的分子动力学模拟

运用分子动力学方法模拟了小尺寸金属团簇的熔化过程, 原子之间的作用采用嵌入原子法(EAM)模型, 计算了均方根键长涨落δ随温度的变化, 以及升温过程中团簇热容的变化. 包含55、56个原子的面心立方(FCC)结构Au团簇的熔化过程是基本相同的. 而同样结构和数目Cu团簇的熔化过程却呈现出不同的趋势. Cu55、Cu56在模拟过程中都出现了FCC结构到二十面体结构的转变. 但由于表面多出了一个原子, Cu56的热容曲线比Cu55多了一个峰, 体系出现了预熔化现象. 这表明小尺寸团簇的固液转变的过程与团簇的原子类型、几何结构和原子数目密切相关.     

金属Ni熔化前后结构变化的分子动力学模拟

使用Tight-binding势函数, 对FCC-Ni升温熔化过程的结构变化进行了分子动力学模拟. 在定压条件下模拟得到的Ni的熔点在1850 K与1900 K之间. 计算得到了体系在各温度下的径向分布函数和配位数分布等静态结构信息以及动力学性质. 计算得出的液体Ni的扩散系数在1900 K时约为5.02×10−9 m2•s−1, 与实验数据相符. 对液态体系中FCC短程有序结构可能发生的畸变以及由此导致的H-A键型变化进行了分析, 结合配位体构型搜索和键对分析方法计算了各温度下不同短程有序结构的分布. 计算表明, Ni在熔化之后仍保留有部分晶态短程结构, 但发生了较大的畸变, 同时液态中有少量的缺陷二十面体结构存在. 而液体Ni中大多数的配位体的几何构型介于FCC与缺陷二十面体之间.     

金属Cu熔化结晶过程的分子动力学模拟

采用常温、常压分子动力学模拟技术,研究了在周期性边界条件下,由864个Cu原子构成的模型系统的熔化、结晶过程。原子间相互作用势采用EAM势。模拟结果表明：在连续升温过程中,金属Cu在1520 K熔化;以不同的冷速进行冷却,在较慢冷却条件下,液态Cu在1010 K结晶;当冷速较快时,液态Cu形成非晶态。分析了升降温过程中熔体偶分布函数、原子体积、能量、MSD随温度的变化特征。     

毫秒脉冲激光合成超细纳米金刚石

通过热力学和动力学的基本理论, 分析了毫秒脉冲激光照射石墨悬浮液合成超细纳米金刚石的机理. 在毫秒脉冲激光与石墨颗粒相互作用形成的碳蒸气羽中, 通过碳蒸气凝聚形成了金刚石核. 与纳秒脉冲激光相比, 毫秒脉冲激光具有较低的功率密度和较长的脉宽, 为金刚石核的生长提供了较小的过冷度, 使得金刚石核的生长速率减小; 而较小的生长速率也为金刚石表面形成sp2杂化结构提供了机会, 它可以有效降低金刚石核的表面能, 促使金刚石核稳定, 但表面的sp2杂化也阻止了金刚石核的外延. 以上两个原因决定了毫秒激光辐照石墨颗粒过程中只能获得超细的纳米金刚石.     

（AgI）n团簇熔化行为的分子动力学模拟

用遗传算法结合经验势搜索了 (AgI)n(n=3-15) 团簇的可能稳定结构,并用微正则分子动力学方法研究了它们的熔化行为.(AgI)n 团簇的稳定结构主要以四叫元环和六元环相接的笼状结构为主.大多数(AgI)n会在一个较大的温度范围内随温度升高结构不断扭曲,原子间距涨落及动能涨落不断增大,直到在某个温度下熔化,结构变得完全无序.(AgI)6 的结构具有很高的对称性,熔化发生在一个较窄的温度范围.对于(AgI)5,会在熔化前较大的温度范围内发生最稳定结构与能量较高的环状异构体之间的转化,并可能出现负热容现象.     

Melting Behaviour of Shell-symmetric Aluminum Nanoparticles: Molecular Dynamics Simulation

Molecular dynamics simulations with embedded atom method potential were carried out for Al nanoparticles of 561 atoms in three structures: icosahedron, decahedron, and truncated octahedron. The total potential energy and specfic heat capacity were calculated to estimate the melting temperatures. The melting point is 540±10 K for the icosahedral structure,500±10 K for the decahedral structure, and 520±10 K for the truncated octahedral structure.With the results of mean square displacement, the bond order parameters and radius of gyration are consistent with the variation of total potential energy and specific heat capacity. The relaxation time and stretching parameters in the Kohlraush-William-Watts relaxation law were obtained by fitting the mean square displacement. The results show that the relationship between the relaxation time and the temperatures is in agreement with standard Arrhenius relation in the high temperature range.     

金属Cu低指数表面熔化行为的分子动力学模

采用Mishin镶嵌原子势, 通过分子动力学方法模拟了金属Cu的低指数表面在不同温度的表面熔化行为, 分析了熔化过程中系统结构组态的变化以及固-液界面迁移情况. 金属Cu的(100)和(110)表面在低于熔点发生预熔化, 而(111)表面存在明显的过热现象. 准液体层的厚度随温度升高而增加, 热稳定性与表面的密排顺序一致, 按(111)、(100)、(110)顺序增大. 当温度高于热力学熔点时, 固液界面的移动速度与温度成正比, 外推得到热力学熔点约为1360～1380 K, 与实验结果1358 K吻合良好. 动力学系数定义为界面移动速度与过热程度的比值, 表现为明显的各向异性: k100=39 cm•s−1•K−1, k110=29 cm•s−1•K−1, k111=20 cm•s−1•K−1. k100与k110之间的比例符合collision-limited理论, (111)密排面有与其它低指数表面不同的熔化方式.     

RbCl熔解的分子动力学模拟研究

采用等压分子动力学模拟方法，研究了从晶相到液相不同温度下ＲｂＣｌ体系的结构和性质，等压模拟咄等容怀致的平衡性质和结构特征，键序参数计算，不计及导热过程情形下，体系在振荡驰豫时间量级内完成熔化过程，由于不需要密度数据，等压模拟有望发展成为材料设计中的一种手段。     

离子液体[emim]Br熔点的分子动力学模拟

运用分子动力学模拟, 采用直接加热法和微正则(NVE)系综法计算离子液体[emim]Br的熔点, 以期获得较好的熔点预测方法. 直接加热法通过分析体系的非键合能、密度、径向分布函数、扩散系数和平动序参数随温度的变化关系判断熔点; NVE系综法则通过获得固液共存体系判断熔点. 直接加热法中, 体系易出现过热问题; NVE系综法则能有效克服过热问题, 是在模拟研究中应优先选择的离子液体熔点预测方法.     

红外激光诱导SiO2薄膜生长的氧化动力学研究

在较低基底温度（室温至～２００℃）下，用μ０．６μｍ ＣＷ ＣＯ２激光在硅（１００）表面生成ＳｉＯ２薄膜，研究了反应气配比（Ｏ２／Ｎ２），基底温度、激光强度、激光辐照时间等实验条件对ＳｉＯ２薄膜形成的影响，探讨了红外激光助长的硅表面氧化反应动力学过程，认为在薄层氧化区域（＜３０ｎｍ）存在反应诱导期。