TATB的亚稳结构的理论计算

采用密度泛函理论B3LYP方法,在6-311g**水平上对TATB的结构进行优化,得到了TATB的稳定几何结构和分子内部质子迁移后形成的亚稳结构,计算了这两个结构的电子能量.对计算结果进行了讨论.     

TATB分子的结构及分子间相互作用

采用Hartree-Fock方法和密度泛函BPW91方法,对TATB双分子系统的几何结构和能量进行了优化和计算,得到双分子共平面的平衡结构.结果表明在TATB分子内部H和O之间存在着明显的氢键.分子之间的相互作用使TATB分子的对称性下降.一般地,没有充分计入分子之间的相互作用的影响时,计算得到的C-N键长比实验测得值大,而计算得到的C-C键长比实验测得值小.计算并讨论了TATB分子之间的相互作用能,表明TATB分子形成晶体结构时,应当以层状晶体结构最为稳定.     

环上双氟取代三联苯类液晶化合物的量子化学研究

运用AM1和PM3两种SCF-MO方法,通过能量梯度全优化计算,给出了对环上双氟取代三联苯类液晶化合物的稳定几何构型、电子结构和生成热、偶极矩、前线分子轨道能级等分子的基本性质.联系有机结构理论进行了分析和讨论.初步阐明了其分子结构与介电各向异性之间的关系,为设计和开发新型液晶分子提供了有较大价值的线索.     

RDX晶体结构与固相生成焓的理论研究

采用分子模拟的方法计算含能化合物的晶体结构和固相生成焓,有助于进一步从理论上计算其主要爆轰参数.本文通过密度泛函理论(DFT)与开放力场(OFF)相结合的方法计算了黑索金(RDX)的晶体结构和固相生成焓.首先采用分子力学(MM)和分子动力学(MD)方法对RDX分子进行驰豫和模拟;然后采用GGA-BLYP泛函,DNP基组对RDX分子进行几何结构优化;最后对优化后的分子进行Mont Carlo模拟退火、簇分析、晶体结构优化等步骤的计算得到能量最低的结构作为最终的晶体结构:空间群为PBCA,密度为1.8208,晶胞参数为a=13.6561,b=11.3015,c=10.500,α=90,β=90,γ=90,与实验值相符.在此基础上,利用DFT GGA-BLYP计算求得RDX的固相生焓为171.86 kJ/mol,与实验测定值168.9J/mol相比的误差为1. 8%.     

1-苯基-4 -乙基( 2′-对取代苯基 )环己硅烷类液晶化合物的量子化学研究

运用AM1和PM3两种SCF-MO方法,通过能量梯度全优化计算,给出4种1-苯基-4-乙基(2′-对取代苯基)环已硅烷类液晶化合物的稳定几何构型,电子结构和分子的基本性质(生成热,偶极矩等),联系有机电子结构理论进行了细致的讨论。     

含能材料的理论研究与数值模拟进展

1含能材料分子设计理论体系已初步形成从微观结构（电子、分子和晶体结构）出发,综合地运用以量子化学（QC）为核心的当代理论和计算化学方法,包括分子力学、化学动力学等多学科的理论方法,建立了一套系统、有效地评估含能材料多种重要性能的方法。实现了原子化方案及PDDG／MNDO法等3种新的QC半经验方法的计算程序,计算气相摩尔生成热有较高精度。得到计算固态标准生成焓的4种方法,其标准误差均达到了国际先进水平的要求,研究结果见表1。     

气固氢化反应热力学函数计算的近似方法

在有效原子实势近似下, 采用Gaussian 98程序及B3LYP/SDD密度泛函方法计算得到了ZrCo和ZrCoH分子的结构及能量E、熵S. 在此基础上, 近似以气态分子总能量中的振动能Ev代替该分子处于固态时的振动能量, 以电子运动和振动运动熵Sev代替分子处于固态的熵, 计算了不同温度下固态ZrCo与H2, D2, T2反应的热力学函数ΔH, ΔG, ΔS及氢化反应平衡压力, 导出了氢化反应温度与平衡压力的依赖关系. 计算得出ZrCoH, ZrCoD, ZrCoT的生成焓(398-598 K)分别为82.81 , 81.54和80.49kJ/mol, 与实验结果很好符合.     

1—苯基—4—乙基（2′—对取代苯基）环己硅烷类液晶化合物？…

运用ＡＭ１和ＰＭ３两种ＳＣＦ－ＭＯ方法,通过能量梯度全优化计算,给出４种１－苯基－４－乙基（２′－对取代苯基）环已硅烷类液晶化合物的稳定几何构型,电子结构和分子的基本性质（生成热,偶极矩等）,联系有机电子结构理论进行了细致的讨论。     

双氟取代苯和联苯类液晶化合物的量子化学研究

运用AM1和PM3两种SCF-MO方法,通过能量梯度全优化计算,给出了对一系列环上双氟取代苯、联苯液晶化合物的稳定几何构型、电子结构和分子基本性质(生成热、偶极矩、前沿分子轨道能级等)。联系有机结构理论进行了分析和讨论。初步阐明了其分子结构与介电各向异性之间的关系,为设计和开发新型液晶分子研究提供了有较大价值的线索。     

精确计算TATB分子间相互作用能并重新认识其作用本质

TATB炸药的钝感性质与其分子间强烈的相互作用密切相关,目前尚难以用实验方法直接准确地测定其分子间相互作用能。已发表的理论研究工作受当时计算方法和条件限制,计算结果误差较大、充满矛盾。本文用B3PW91-D3BJ/def2-TZVPP方法优化了TATB二聚体可能存在的六种构型的几何结构并作振动频率分析,发现仅有三种稳定构型,即氢键构型A,堆叠构型B和C,用MP2/def2-TZVPP方法重新优化了这三种构型的几何结构参数,并用于CCSD(T)/CBS方法计算,得到分子间相互作用能分别为A: -6.20,B: -15.45,C: -15.65 kcal/mol,CCSD(T)/CBS计算中发现构型B和C的高级校正项大约是分子间相互作用能的50%,是MP2方法不可能准确预测TATB二聚体堆叠构型分子间相互作用能的原因;本文还用新一代能量分解方法ALMO-EDA分析了TATB分子间相互作用本质,发现对于堆叠构型B和C,除了色散作用之外,静电吸引对决定TATB二聚体中的几何结构十分重要,TATB高能炸药良好的钝感性质起源于其分子间较强静电吸引的驱动和定向,使之形成稳定的堆叠结构,其稳定性来源于色散和静电的协同作用。     

In-N共掺杂ZnO第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法计算了纤锌矿ZnO,N掺杂和In-N共掺杂ZnO晶体的电子结构,分析了N掺杂和In-N共掺杂ZnO晶体的能带结构、电子态密度、差分电荷分布以及H原子对In-N共掺杂ZnO的影响.计算结果表明：N掺杂ZnO在能隙中引入了深受主能级,载流子(空穴)局域于价带顶附近.而加入激活施主In的In-N共掺杂ZnO,受主能级向低能方向移动,形成了浅受主能级.同时,受主能级带变宽、非局域化特征明显、提高了掺杂浓度和系统的稳定性.文章的结论与实验结果相符,从而为实 关键词： 密度泛函理论(DFT) 第一性原理 N掺杂ZnO In-N共掺杂ZnO     

三氨基三硝基苯基高聚物粘结炸药热力学性质的理论计算研究

高聚物粘结炸药(PBX)的热力学性质是用于炸药结构响应、安全性评估、数值模拟分析等的重要参数.由于PBX结构的多尺度特性,完全采取实验方法精细表征这些参数存在巨大的挑战.本文运用第一性原理和分子动力学计算的方法,系统研究了三氨基三硝基苯(TATB)基高聚物粘结炸药的热力学参数和界面热传导性质.利用散射失配模型研究了TATB与聚偏二氟乙烯(PVDF)界面的热传导过程,发现热导率随温度升高而上升,并且在高温情况下接近于定值.基于分子动力学获得的TATB热导率并结合界面热导率,分析了PBX炸药的热导与颗粒尺寸的关系,当颗粒尺寸大于100 nm时,界面热阻对于PBX热导率的影响有限.     

铝氮共掺杂氧化锌纳米管电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算, 对(6,0)单壁氧化锌纳米管、铝掺杂、氮掺杂和铝氮共掺杂纳米管的能带结构、态密度和差分电荷密度进行了研究. 结果表明, 氮掺杂可以在纳米管禁带中引入受主能级, 实现纳米管的p型掺杂, 但是受主能级局域性较强, 导致氮溶解度低. 引入铝元素可以有效降低氮形成受主能级局域性, 激活氮元素, 铝氮共掺杂有望成为氧化锌纳米管一种更为有效的p型掺杂方法. 关键词： 氧化锌纳米管 电子结构 共掺杂 第一性原理计算     

DATB和TATB的特殊稳定性分析

利用HONDO程序包,采用从头算法,计算了TNA、DATB和TATB的分子结构和分子内各原子上的净电荷.根据分子结构和各原子上的净电荷,深入分析了DATB和TATB的特殊稳定性.     

Electron charge distribution in an Fe/Ag heterostructure. Molecular dynamics and Debey-Hueckel calculations

This work analyses the electronic structure of an Fe/Ag heterostructure by using a simulation method which combines classic molecular dynamics with a calculation of the valence electron orbitals. A layer-by-layer growth of Fe on Ag is simulated by using classical molecular dynamics. In this way a heterostructure whose dimensions realistically compare with the ones of nanosized electronic devices is obtained. The electronic charge distribution near the interface is calculated by using an extended Debey-Hueckel approximation. The results illustrate the formation of extremely thin layers of charge whose structure is noticeably different from the ones so far calculated for free surfaces.     

Nb掺杂影响NiTi金属间化合物电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了Nb元素掺杂对B2构型NiTi金属间化合物电子结构的影响.点缺陷生成能的计算结果表明,Nb原子掺杂后,NiTi中产生Ni原子和Ti原子空位和反位点缺陷所需要的能量均明显升高;态密度计算结果表明,Nb原子掺杂后与临近原子发生了明显的s-s, p-p和d-d电子相互作用,增加了与临近原子之间的电荷密度,有利于Nb与合金原子的成键.这些由Nb掺杂所导致的NiTi电子结构和键合特征的变化均有利于促进Nb与合金原子的相互作用,在一定程 关键词： NiTi金属间化合物 点缺陷 电子结构 第一性原理计算     

The equivalent dipole potential of water for the electronic structure of threonine

The equivalent potential of water for the electronic structure of threonine (Thr) in solution is constructed by the first-principles, all-electrons, ab initio calculations. The main process of calculation consists of three steps. First, the geometric structure of the cluster containing Thr and water molecules is calculated by the free cluster calculation. Then, based on the obtained geometric structure, the electronic structure of Thr with the potential of water molecules is calculated using the self-consistent cluster-embedding method. Finally, the electronic structure of Thr with the potential of dipoles is calculated. The results show that the major effect of water on the electronic structure of Thr is to raise the occupied molecular orbitals near the Fermi level by about 0.01 Ry on average, and its energy gap is almost not changed. The effect of water on the electronic structure of Thr can be simulated by dipoles potential.