多晶材料晶粒生长的计算机模拟研究

多晶固体材料显微结构的演化与诸多因素密切相关 ,是一复杂的过程。运用适当的计算机模拟方法进行模拟 ,实现对晶粒生长的预测 ,可为材料研究提供新的方法和重要依据。此文以晶粒生长动力学为基础 ,建立晶粒生长模型 ;分析了晶粒生长过程的计算机模拟理论和方法 ;以MonteCarlo方法为基础 ,提出快速Q statepotts算法 ,简化计算量 ,在PC机上编程实现了正常晶粒生长过程的计算机模拟。得到的显微结构图逼真度较好。通过对结果进行分析处理 ,得到的生长因子为 0 .4 7。     

蛋白质动力学理论研究中的计算机模拟方法

蛋白质是生物体中一种十分重要的高分子物质。蛋白质分子有着自身所特有的化学、物理结构;在溶液中蛋白质分子不仅自身不同部分间存在着相互作用,而且还与溶剂分子间发生着复杂的相互作用,这些都很大程度上影响到分子的结构和演变过程。为了对蛋白质分子进行模拟,很有必要建立适当的描述蛋白质分子结构的模型,引入合理的模型基元间的相互作用,并采用有效的方法进行模拟,本着贴近现实和方便模拟的原则,在本文中我们系统地总结了近年来蛋白质动力学及其物理特性,特别对其模型、势能及模拟方法进行了着重介绍。为了增加一些感性认识,文中还就实验分析、折叠的协作性、搜寻保守残基和动力学过程的熵效应和阻挫效应等几个专题进行了应用介绍。     

金属凝固与晶体生长过程的蒙特卡罗模拟

采用导热的有限差分计算与图形蒙特卡罗方法相结合的手段,模拟了不同的冷却条件,熔体初温以及杂质含量情况下的金属凝固及其晶体生长过程。模拟得了与典型的边界冷却凝固实验相一致的微观组织结构,同时,通过对模拟结果的分析,总结了不同的冷却条件、熔体初温以及含杂质情况对金属凝固组织的一些影响规律。     

玻璃化转变的分子串模型中分子串弛豫模式的计算机模拟

基于玻璃化转变的分子串模型的哈密顿量(Hamiltonian),提出了模拟分子串第一和第二弛豫模式的蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟方案.模拟得出的第一和第二弛豫模式的弛豫时间,与分子串模型中分子串弛豫方程所预言的结果完全一致,即理论预期和模拟结果相互印证.这不仅说明了分子串模型的分子串弛豫方程、至少是第一和第二弛豫模式的理论预言的正确性,同时也表明了本文所提出的模拟方法的有效性,并进一步明晰了分子串中分子的随机涨落和跃迁运动的图像,也为三态甚至是多态的分子串弛豫动力学研究,以及对进一步模拟分子串之 关键词： 弛豫动力学 蒙特卡罗模拟 分子串     

微重力下溶液法晶体生长模型中晶体生长界面稳定性的研究

研究在微重力条件下溶液法晶体生长的一个二维数学模型中晶体生长界面的稳定性问题.对晶体生长界面为不同倾斜角度的平面的情况作了数值计算,计算结果表明有可能存在一个稳定的晶体生长界面,它应该是一个在Y=λ这一端向后倾的适当形状的曲面 关键词： 微重力 溶液法晶体生长 二维模型 生长界面的稳定性     

分子串模型中空间弛豫模式的弛豫动力学的蒙特卡罗模拟

基于玻璃化转变的分子串模型的分子串弛豫方程,提出了更为精确的模拟分子串中所有空间弛豫模式(SRM)的蒙特卡罗模拟方案. 模拟得出各个SRM的弛豫时间随温度和分子串长度的变化结果与分子串模型中分子串弛豫方程的预言完全一致,即理论预期和模拟结果相互印证. 应当指出,分子串能否作为液态中集体单元的必要条件是在考虑到分子串之间的不均匀随机相互作用后,分子串的所有SRM的定性特征是不能改变的,这就需要对不同分子串的SRM之间的耦合进行研究. 但是迄今为止,仍未发现相关的严格解,仅有近似的自洽弛豫平均场方法. 由此可知,所提出的模拟方案为研究不同分子串的SRM之间的耦合(包括上述自洽场的可行性)提供了必要的基础. 关键词： 玻璃化转变 弛豫动力学 蒙特卡罗模拟 分子串     

导模法晶体生长技术研究及应用

在人工晶体生长技术中,导模法晶体生长技术具有"近净型"生长、材料利用率高、生长速度快以及易于实现多片晶体同步生长等优点,在晶体生长领域应用广泛,已被用于工业化生产硅、锗晶体和蓝宝石晶体等.介绍了导模法晶体生长技术国内外的研究现状,包括材料特性、生长工艺、应用领域、现存问题以及解决途径等,同时展示了同济大学在导模法生长蓝...     

相场晶体法模拟过冷熔体中的晶体生长

利用相场晶体(phase-field crystal)模型,采用有限差分法,模拟了过冷熔体中晶体生长过程,研究了不同相区、不同过冷度对晶体生长过程的影响.结果表明,在共存区中,随着演化的进行,晶体生长被抑制,液-晶边界层逐渐变厚;在单相区中,随着过冷度的增大,晶态区面积显著增加,液-晶边界层逐渐变薄.晶体生长速度和过冷度成近似线性的关系. 关键词： 相场晶体 自由能函数 过冷熔体 晶体生长     

Ni50Al50合金的液固转变及晶体生长过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟技术研究了液态Ni50Al50合金在不同 冷速下的凝固特点,模拟采用EAM作用势,计算了不同温度,不同冷速下Ni50Al5 0的偶分布函数。结果表明EAM作用势能很好地描述液态Ni50Al50的无序结构 ,在快速凝固条件下,液态Ni50Al50形成非晶,当冷速较慢时,液态Ni50 Al50形成晶体,分析了不同冷速下体系的相变热力学及相变动力学特点。最后采 用液固两层构型法,清楚地观察到Ni50Al50晶体生长的全过程。     

一种晶体表面水平纳米线生长机理的蒙特卡罗模拟研究

采用动力学蒙特卡罗方法模拟,发现在较低过饱和度流体中对称性破缺的简单立方晶体光滑（001）表面上基于晶核的水平纳米线的生长机理．在此基础上,进一步研究了各向异性的表面上经向和纬向热粗糙度对纳米线形貌的影响,分析了纳米线的生长随时间的变化,并系统讨论了纳米线生长速率与表面经向和纬向热粗糙度、过饱和度、晶面尺寸以及表面扩散作用的依赖关系．     

Computer simulation of crystal growth from solution

In [1], for computer simulations of salt crystal growth from biological fluids, the so-called τ-model was put forward. This model was used to describe the crystal growth under different conditions [1–5]. However, our independent investigation indicates that the conclusions obtained with the τ-model are not confirmed. The effects observed are related to mistakes in the algorithm.     

含杂质无格点基底表面分枝状凝聚体的计算机模拟

根据含杂质熔融玻璃表面金原子凝聚的实验规律，在原子团簇具有随机的线扩散步长和刚性 转动角度的特征条件下，建立了含杂质无格点基底表面的各向异性团簇-团簇凝聚模型，对 团簇的无规扩散、刚性转动以及凝聚全过程进行了计算机模拟，系统地研究了基底表面无规 分布的杂质区域对分枝状凝聚体诸多特性的影响，所得结果与实验事实相符合. 关键词： 薄膜生长 Monte Carlo模拟 分形     

Monte Carlo simulation of asymmetrical growth of cube-shaped nanoparticles

We simulated the asymmetrical growth of cube-shaped nanoparticles by applying the Monte Carlo method.The influence of the specific mechanisms on the crystal growth of nanoparticles has been phenomenologically described by efficient growth possibilities along different directions(or crystal faces).The roles of the thermodynamic and kinetic factors have been evaluated in three phenomenological models.The simulation results would benefit the understanding about the cause and manner of the asymmetrical growth of nanoparticles.     

邻晶面外延生长机制的动力学Monte Carlo模拟

用动力学Monte Carlo模拟方法研究了GaAs(001)邻晶面的外延生长机制.Ehrlich-Schwoebel势垒对邻晶面外延机制有重要的影响.模拟结果显示，低温下Ehrlich-Schwoebel势垒几乎能完全阻止原子向下一台阶面的迁移，高温下原子已能有效地克服势垒的影响并向下一台阶面迁移.在外延生长初期，原子几乎在台阶面上均匀分布.当表面覆盖度达到一定数量后，台阶成核开始.而由于Ehrlich-Schwoebel势垒的存在，在台阶的上侧台阶面上开始有原子的积累，而如果没有Ehrlich-Schwoebel势垒，台阶上侧台阶面上的原子也能被有效地耗尽.Ehrlich-Schwoebel势垒对邻晶面上的外延生长模式有显著的影响，将明显提高达到台阶生长模式的温度. 关键词： 外延生长模式 动力学Monte Carlo Ehrlich-Schwoebel势垒     

MacPherson-Srolovitz晶粒长大速率方程的仿真验证

2007年MacPherson和Srolovitz联合推导出一个三维个体晶粒长大的准确速率方程,但并未给出实验或计算机仿真的验证.采用Potts模型Monte Carlo方法对该速率方程进行了大尺度仿真验证.结果表明,仿真数据与MacPherson-Srolovitz速率方程符合很好,从而初步证实了该速率方程,即三维晶粒长大速率是晶粒棱长和晶粒平均宽度的函数. 关键词： 三维晶粒长大 速率方程 Monte Carlo仿真     

非均一相互作用能对超薄膜生长影响的Monte Carlo模拟研究

利用Monte Carlo (MC)模拟技术研究了非均一的吸附原子与基底相互作用能在一定的生长条件下对超薄膜生长过程的影响.非均一相互作用能是由基底表面原子在垂直和水平方向上实际位置与理想晶格原子位置的偏差所造成.本文用高斯分布来表示这种非均一相互作用能.模拟结果表明:非均一相互作用能对超薄膜的生长过程及薄膜的形貌有显著的影响.这种影响同时受到生长条件的限制,在中等温度时相互作用能的非均一性对岛的个数、平均大小的影响最显著;温度的增加在一定程度上可抵御相互作用能的非均一性对薄膜生长的影响. 关键词： 薄膜生长 Monte Carlo 模拟 相互作用能     

Monte Carlo simulation of grain growth in polycrystalline materials

Understanding the kinetics of grain growth, under the influence of second phase (such as impurities, voids and bubbles) is fundamental to advances in the control of microstructural evolution. As a precursor to this objective, we have investigated the grain growth kinetics in a polycrystalline material using a standard Q-state Potts’ model under Monte Carlo settings. Based on physical reasoning, new modifications are suggested to circumvent some of the disadvantages in the basic Potts model. The efficacy of these modifications vis-à-vis the basic model is verified. The influence of second phase particles on the impurity loaded grain boundaries is investigated for the study of grain growth kinetics.     

求解中子动力学方程的加权蒙特卡罗方法

为了实现基于蒙特卡罗方法的中子动力学计算,在传统的直接蒙特卡罗动力学方法的基础上,提出了一种加权蒙特卡罗动力学方法。该方法通过引入粒子权重的概念,隐式考虑中子俘获反应和裂变反应过程中中子数目的变化,避免了模拟粒子的数目随时间的变化,降低了统计偏差,消除了程序计算过程中粒子的存库操作,提高了计算精度。基于单能点堆模型,开发了中子动力学计算程序NECP-Dandi,进行了大量数值验证与分析,包括无缓发中子、单组缓发中子、六组缓发中子、正阶跃反应性引入、负阶跃反应性引入、正脉冲反应性、负脉冲反应性和正线性反应性引入等情况。数值结果表明,相比于直接蒙特卡罗动力学方法,加权蒙特卡罗动力学方法在计算结果的精度和计算效率上有较为明显的改进,程序结构更为简洁。