钙钛矿型CaSiO_3解压缩和重压缩过程的分子动力学模拟

用分子动力学模拟方法（MD）研究了300 K时钙钛矿型CaSiO_3，从高压到负压 的解压缩过程。MD模拟获得的P-V关系与实验数据相近，与已报道的MD模拟数据基 本一致，所得体积模量也在实验数据分布范围内。减压缩和重压缩的MD模拟数据与 实验结果相似。钙钛矿型CaSiO_3解压缩成非晶态时，存在两个结构破坏阶段：破 坏硅氧八面体和破坏钙氧二十面体。当钙氧二十面体被破坏后，重压缩不能得到钙 钛矿型结构。只要钙氧二十面体未被破坏，重压缩可恢复钙钛矿型结构。本研究得 到的结果尚未见相关报道。由MD模拟数据计算了CaSiO_3系统的红外光谱，分析这 些数据可知钙钛矿型CaSiO_3解压缩非晶化是一个二阶软模相变。研究表明钙钛矿 型CaSiO_3结构存在一个等容的亚稳极限，其解压缩非晶化是一个受动力学控制的 亚稳状态。     

钙钛矿型(La_(0.8)M_(0.2))MnO_3和(La_(0.8)Sr_(0.2))(Mn_(1-x)Fe_x)O_3的XRD和IR光谱的研究

合成了（La0.8M0.2）MnO3（M=Ca2+，Sr2+，Ba2+）和（La0.8Sr0.2）（Mn1-xFex）O3（x=0．1、0．2、0．3、0．4、0．5）两类氧化物，经XRD确认为钙铁矿型氧化物，应用FT－IR对其进行研究，对主要的红外特征振动υ（Mn-O）和δ（O-Mn-O）进行分析表征。这类化合物的υ（Mn-O）和δ（O-Mn-O）的FT－IR特征吸收峰十分相似，但在～608cm－1处出现较大差别，以Sr2+、Ca2+和Ba2+部分A位取代La3+的钙铁矿型氧化物和B位Fe取代Mn时，由于离子的溶解能不同，对晶格的有序排列的影响程度不一，导致了Mn－O键的键力场不同，引起了吸收峰向低波数移动。这种结构上的差异，导致对汽车尾气中的有害成份碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）的催化氧化能力降低。借此可以用于研究结构与催化性能的关系。     

钙钛矿型LaNiO3、LaMnO3的形成条件

用混合硝酸盐分解法和柠檬酸络合法分别制取了单一钙铁矿型多晶粉末LaNiO_3和LaMnO_3. XRD分析表明LaNiO_3的形成经历了混合氧化物转化为LaNiO_3的同相反应; 而LaMnO_3晶相直接由无定形相转化而来。根据DTA、TG、IR分析两者的形成, NO_3~-离子都起了重要作用. 同时讨论了络合剂柠檬酸的作用.     

PVP调控花状碳酸铈堆积过程的分子动力学模拟

采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为模板剂,利用Material Studio软件研究Ce2 (CO3)3· 8H2O晶体陈化堆积过程的生长机制.通过对Ce2(CO3)3·8H2O各晶面间Ce3+间距和PVP分子链上不同酮基间间距进行分子动力学模拟,解释PVP在Ce2(CO3)3·8H2O各晶面间的吸附识别过程.在模拟的水环...     

纳米Al2O3颗粒对纯Fe液诱导凝固过程的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)方法模拟了不同半径大小的纳米Al2O3颗粒夹杂在三个温度下(1750、1730和1710K)对纯Fe液的诱导凝固过程,并分析了作为诱导核心的纳米Al2O3颗粒的结构演变及其对Fe原子体系的凝固过程的影响.发现在诱导过程中,纳米Al2O3颗粒的内部保持较好的晶型结构,仅表面原子有结构变形;诱导凝固的Fe原子主要为面心立方(fcc)和密排六方(hcp)原子;纳米Al2O3颗粒的尺寸越大,发生诱导凝固的温度越高;诱导凝固得到的Fe晶体的晶格取向受纳米Al2O3颗粒在Fe液中的漂移程度影响.     

熔融NaCaF3、Na2CaF4和Na3CaF5的分子动力学模拟

通过分子动力学模拟，研究了熔盐溶液NaCaF_3、Na_2CaF_4和Na_4CaF_5体系，模拟表明，三种二元混合系的径向分布函数十分接近．由模拟所得到的摩尔混合焓很好地与实验值一致．混合焓与Na~+离子势阱深度之间表现出很好的线性关系．模拟表明，在Na_2CaF_4体系中，即NaF-CaF_2二元系处于低共熔混合组分比NaF:CaF_2＝2:1时，Na~+，Ca~(2+)和F~-离子的自扩散系数出现很大的反常．     

多巴胺在POPC磷脂双层膜中扩散和透过过程的分子动力学模拟

多巴胺作为脑组织内一种重要的神经递质在细胞膜内外需要做合适的迁移,发挥其功能.多巴胺在细胞膜中扩散和透过过程的分子动力学涉及到多巴胺分子保护通道的畅通,与精神分裂症等病症有关.本文采用1-棕榈酰-2-油酰-卵磷脂(POPC)双层膜模拟细胞膜,通过分子动力学模拟获得多巴胺分子在细胞膜中和透过细胞膜运动自由能变化,探讨多巴胺在细胞膜中扩散和透过过程的分子动力学.多巴胺分子在POPC磷脂双层膜中间层做扩散运动的自由能变化为10-54 kJ mol-1(310 K),显示多巴胺分子在细胞膜中间层很容易横向和纵向扩散,保持多巴胺保护通道的畅通.多巴胺分子不容易透过POPC磷脂双层膜,因为透过过程自由能能垒为117-125 kJ mol-1(310 K).因此,人脑组织神经细胞里生产的多巴胺分子可以储藏在生物细胞膜空间.而过量的多巴胺则可以通过保护通道进入磷脂双层膜结构中间,做横向和纵向扩散运动,并且透过细胞膜,避免精神分裂症的发生.生物细胞膜的正常功能对于保持多巴胺保护通道的畅通和避免精神分裂症的出现都是重要的.研究结果与其它实验观察和结果相一致.     

耐蚀合金Au3 Cu高温冷却过程中能量及结构转变的分子动力学模拟

用分子动力学模拟方法对液态Au3Cu冷却过程进行了研究,考察了不同冷却速度下Au3Cu结构变化特点,原子间相互作用势采用F-S多体势,结构分析采用键取向序和对分析技术.计算结果表明,冷却速度对液态Au3Cu能量及结构转变有重要影响,给出了不同冷却速度下液态Au3Cu结构转变的微观信息.     

CO2/CH4/N2在MER型沸石中扩散和分离的分子动力学模拟

采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)模拟方法研究了CO_2、CH_4和N_2在MER型沸石中的吸附性能,模拟结果与实验结果吻合证明模型和力场是可靠的。在此基础上,以纯硅MER型沸石作为对照,采用分子动力学(MD)模拟方法研究了CO_2、CH_4和N_2在K-MER型沸石中的扩散和分离性能。结果表明,CO_2、CH_4和N_2在MER型沸石中存在亚扩散现象,扩散方式为构型扩散,在沸石三维通道中的扩散存在各向异性。沸石与气体之间的作用力和沸石骨架外阳离子均影响气体分子的扩散能力,而沸石骨架外阳离子是影响气体分子扩散能力的主要因素。CO_2和N_2的自扩散系数随吸附浓度的增加而减小;CH_4的自扩散系数随吸附浓度的增大先增加后减小。CO_2、CH_4和N_2的自扩散系数随温度的升高均增加,扩散活化能大小顺序为N_2 (16.51 kJ/mol) CH_4 (8.39 kJ/mol) CO_2 (4.38 kJ/mol)。K-MER型沸石膜对CO_2/CH_4、CO_2/N_2和N_2/CH_4分离体系均有良好的分离选择性。气体分子的渗透率～104 GPU(1 GPU=3.35×10~(-10) mol/(s·m2·Pa))。     

多巴胺在POPC磷脂双层膜中扩散和透过过程的分子动力学模拟

多巴胺作为脑组织内一种重要的神经递质在细胞膜内外需要做合适的迁移,发挥其功能. 多巴胺在细胞膜中扩散和透过过程的分子动力学涉及到多巴胺分子保护通道的畅通,与精神分裂症等病症有关. 本文采用1-棕榈酰-2-油酰-卵磷脂(POPC)双层膜模拟细胞膜,通过分子动力学模拟获得多巴胺分子在细胞膜中和透过细胞膜运动自由能变化,探讨多巴胺在细胞膜中扩散和透过过程的分子动力学. 多巴胺分子在POPC磷脂双层膜中间层做扩散运动的自由能变化为10-54 kJ·mol^-1 (310 K),显示多巴胺分子在细胞膜中间层很容易横向和纵向扩散,保持多巴胺保护通道的畅通. 多巴胺分子不容易透过POPC磷脂双层膜,因为透过过程自由能能垒为117-125 kJ·mol^-1 (310 K). 因此,人脑组织神经细胞里生产的多巴胺分子可以储藏在生物细胞膜空间. 而过量的多巴胺则可以通过保护通道进入磷脂双层膜结构中间,做横向和纵向扩散运动,并且透过细胞膜,避免精神分裂症的发生. 生物细胞膜的正常功能对于保持多巴胺保护通道的畅通和避免精神分裂症的出现都是重要的. 研究结果与其它实验观察和结果相一致.     

诺氟沙星-DNA复合物的分子动力学模拟

采用分子模建的方法构建了诺氟沙星-DNA复合物的初始结构, 通过2 ns的分子动力学(MD)模拟研究表明: 诺氟沙星能够和双螺旋d[ATATCGATAT]₂形成稳定的复合物, 药物分子可紧密结合在DNA的小沟区域, 并且能够与DNA的鸟嘌呤碱基形成两个稳定的氢键. 在分子水平上提供了诺氟沙星直接与双螺旋DNA相互作用的结构及复合物的动态变化情况.     

Effect of Size and Temperature on Water Dynamics inside Carbon Nano-Tubes Studied by Molecular Dynamics Simulation

Water transport inside carbon nano-tubes (CNTs) has attracted considerable attention due to its nano-fluidic properties, its importance in nonporous systems, and the wide range of applications in membrane desalination and biological medicine. Recent studies show an enhancement of water diffusion inside nano-channels depending on the size of the nano-confinement. However, the underlying mechanism of this enhancement is not well understood yet. In this study, we performed Molecular Dynamics (MD) simulations to study water flow inside CNT systems. The length of CNTs considered in this study is 20 nm, but their diameters vary from 1 to 10 nm. The simulations are conducted at temperatures ranging from 260 K to 320 K. We observe that water molecules are arranged into coaxial water tubular sheets. The number of these tubular sheets depends on the CNT size. Further analysis reveals that the diffusion of water molecules along the CNT axis deviates from the Arrhenius temperature dependence. The non-Arrhenius relationship results from a fragile liquid-like water component persisting at low temperatures with fragility higher than that of the bulk water.     

ITQ-3分子筛中二元混合分子扩散性质的模拟

采用平衡分子动力学方法先是模拟研究了纯组分Ar、SF_6以及CF4在ITQ-3分子筛中的扩散行为,结果表明,在窄孔道中Ar的扩散系数随负载的增加呈现先增加再减小的变化趋势,在宽孔道中则随负载逐渐减小。纯组分的大分子SF_6以及CF4只在y方向扩散,扩散系数与小分子在z方向的变化规律一致。随后,又模拟了二元混合组分SF_6和CF4在ITQ-3分子筛中的扩散行为,模拟结果与各自纯组分SF_6和CF4进行了对比,发现二元混合的SF_6和CF4整体变化趋势与其单组分保持一致,在y方向的扩散系数都是随着负载的增加而先增大后减小,但是两者之间还存在一种相互作用,使得在整个负载范围内扩散较快的CF4的扩散系数比纯组分的扩散系数相对小一些,而纯组分时扩散相对缓慢的SF_6在二元混合中的扩散系数则相对增大。     

水化镁基蒙脱石的分子动力学模拟

利用分子动力学(MD)模拟了300 K时镁基蒙脱石(粘土)层间水和镁离子的结构和动力学性质.模拟结果显示水在粘土层间分为二层,只有一小部分水被粘土表面吸附,与粘土结构中的羟基形成氢键,不同分布位置的水处于动态平衡.层间水分子氢键配位数比普通水少24%左右,水在粘土中自扩散系数D＝5.355×10^-10 m²·s^-1,约为主体相水的1/4.镁离子在粘土层间形成一层,其与水分子配位数约为6.进一步讨论了温度对粘土层中水的结构和动力学性质的影响.随着温度升高,水层的局部密度ρ(z)降低,水在XY方向的扩散系数不断增大.当温度达到600 K后,层间水分子间的氢键断裂,与超临界状态下水的结构相似,层间水的扩散系数达最大值,温度进一步升至700 K时,其值基本无变化.     

覆盖的氩原子簇过热的分子动力学模拟(英)

通过分子动力学模拟研究了覆盖较高熔点的原子的氩原子簇．原子族由177个氩原子和72个覆盖原子组成．覆盖原子的势能参数ε比氩原子大50％，该原子簇比纯氩原子簇熔点过热2K．模拟结果表明，覆盖的原子簇过热的原因是：在达到熔点之前，体系缺少氩原子构成的自由表面，仍然是覆盖原子的有序表面．     

高分子粗粒化分子动力学模拟进展

模拟与理论、实验相互补充,彼此验证,使我们在原子和分子尺度上理解相关实验现象中的微观物理机制。结合高性能计算机和计算技术的发展,模拟已发展成为独特的高分子科学研究手段,在高分子材料优化设计和性能与结构问的性能关系研究中起重要作用。高分子具有不同层次的结构,材料的性质和功能不仅取决于化学结构和分子性质,而且很大程度上取决...     

Effects of Branch Content and Branch Length on Polyethylene Crystallization: Molecular Dynamics Simulation

Influences of branch content (BC) and branch length (BL) on isothermal crystallization of precisely branched polyethylene are studied by molecular dynamics simulation. Branch acts as a defect both in nucleation and crystal growth process. BC affects not only crystallization kinetics but also final morphologies. Crystallization rate and crystallinity decrease as BC increases. Morphology Regimes change from lamellae crystal to bundle crystal at critical BC (20/1000 C) because of different folding pattern. 50 CH₂ is the critical methyl sequence length to form lamellae crystal. Lamellae thicknesses of final morphologies decrease in gradient corresponding to Morphologies Regimes. BL has no influence on the crystallization kinetics, and only affects the final morphologies when more branches inclusion happens with BL increasing. Trans‐rich phenomenon in pre‐crystalline state is observed. Crystallization process begins at the end of induction stage when trans state population reaches a critical value, and this value is independent of BC and BL.     

LaCl3-KCl熔体结构的分子动力学研究

用分子动力学计算机模拟方法研究了LaCl3-KCl熔体的结构和输运性质, 获得了熔体的偏径向分布函数、配位数、键角分布及均方位移等信息. 计算结果表明, 熔体中存在变形的八面体LaCl63-离子. K 和Cl-离子是熔体电流的主要携带迁移者, 而LaCl3浓度对熔体结构有较大的影响.     

Molecular Dynamics Simulation of Glass Transition Behavior of Polyimide Ensemble

The prediction of glass transition temperature from chemical structure has a great significance to select and design new high-properties materials. However, for the estimation and correlation methods, the deficiency of parameters for newer groups will lead to invalidity of Tg prediction or greater deviation from experiment. In the present work, we predicted Tg for a polyimide (PI) ensemble with rigid moieties, and analyzed structural factor that regards to the rotation barrier of the bridging…