不同热浴下Co团簇熔化行为的分子动力学模拟

运用分子动力学方法,采用Berendsen热浴和Nose-Hoover热浴分别研究了Co_n(n=13,55,147)团簇的熔化特性,模型采用Gupta相互作用势.模拟结果表明:两种热浴对钴团簇熔点及预熔化区间给出了基本一致的描述.所研究团簇体系在给定温度下长时间内各Co团簇中单个原子的速率(速度)分布与麦克斯韦速率(速度)分布曲线符合很好.     

支撑Co团簇熔化行为的分子动力学模拟

运用分子动力学结合退火方法,模拟研究了所含原子数介于400～20000之间的自由及支撑Co团簇的熔化行为.模拟中团簇Co原子间相互作用采用半经验的Gupta多体相互作用势.讨论了不同衬底势(Lennard-Jones势与Morse势)对支撑团簇熔化行为的影响.结果表明:对于给定原子数目的支撑Co团簇,在衬底势强度相同时,两种衬底势下对支撑团簇熔点及预熔化区间给出了一致的描述;随衬底势强度增加,支撑团簇熔点升高,且两种衬底势所描述的支撑Co团簇也类同于自由Co团簇都表现出较好的熔点与尺寸依赖的线性关系.     

纳米团簇熔化过程的分子动力学模拟

本文采用分子动力学结合嵌入原子多体势,模拟了不同半径的Ni纳米团簇的升温熔化过程,研究团簇尺寸对熔点和表面能的影响.模拟结果表明:团簇的熔点显著低于体材料的熔点.团簇熔化的过程首先是在团簇的表面出现预熔,然后向团簇内部扩展,直到整个团簇完全熔为液态.在模拟的纳米尺度范围内,团簇的熔点与团簇尺寸基本成线性关系.团簇的表面能随着团簇尺寸的增大而减小,而且表面能均高于体材料的表面能.     

Al_n(n﹤10000)团簇熔化行为的分子动力学模拟

采用半经验的Gupta原子间多体势,运用分子动力学模拟结合退火技术,由不同初始结构(密堆积满壳层Ih、Oh结构及退火结构)出发,研究了尺寸在10000个原子之内的Al团簇的熔化行为.结果表明:在所研究团簇尺寸范围内,Ih结构均具有高的动力学稳定性;Oh结构的动力学稳定性与团簇尺寸密切相关:尺寸较小(1000个原子以内)时不稳定(熔化前会发生向类Ih结构的转变),在中间尺寸(1000~2000原子间)时动力学稳定性发生转变,尺寸较大(2000原子以上)时显示出完整的动力学稳定性;从不同初始结构出发所得相同尺寸团簇熔点基本相同;在200原子以上时,团簇熔点随尺寸变大而升高且体现出近似的线性关系.     

Al196团簇结构及熔化行为的分子动力学模拟

运用分子动力学方法结合退火及淬火技术,采用半经验的Gupta原子间多体势,系统研究了Al₁₉₆团簇的熔化特性.模拟结果表明:从不同的初始结构出发得到的熔化行为明显不同.从较低能量稳定结构出发,会出现明显的比热呈现双峰的熔化行为;而从基态或接近于基态的低能稳定结构出发.则呈现出比热显示单峰的熔化现象.通过分析不同温度点上团簇淬火结构的势能分布图给出了Al₁₉₆团簇的不同（比热出现双峰或单峰）熔化行为的成因.     

38原子Ni、Pd、Pt团簇异常熔化行为的分子动力学模拟

采用半经验的Gupta 多体势结合分子动力学方法,系统的研究了Ni38、Pd38、Pt38团簇的熔化特性,我们发现这3种团簇的熔化行为均有别于热熔曲线呈现一宽峰的满壳层结构的团簇的熔化行为,其热熔曲线均无明显宽峰,通过对团簇原子等价指数的分析表明出现这种异常熔化行为的主要原因是因为在团簇预熔化过程中出现了两种动力学结构（Oh与类Ih结构）之间的竞争.     

AgCl团簇的熔化行为

用遗传算法结合经验势搜索了(AgCl)_n(n=2~12)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.(AgCl)_n团簇的稳定结构主要以四元环和六元环相接的笼状结构为主.基态结构的熔化行为:(AgCl)_n(n=9~12) 与一般原子团簇的熔化行为相类似;(AgCl)_7在熔化前较大温度范围内发生正侧面轮换;(AgCl)_8在129K时转变为双层八元环结构,也存在正侧面轮换现象.能量较高的异构体在熔化之前均转变为基态结构,按照基态结构的熔化模式熔化.     

38原子Ni、Pd、Pt团簇异常熔化行为的分子动力学模拟

采用半经验的Gupta多体势结合分子动力学方法,系统的研究了Ni₃8、Pd₃₈、Pt₃₈团簇的熔化特性,我们发现这3种团簇的熔化行为均有别于热熔曲线呈现一宽峰的满壳层结构的团簇的熔化行为,其热熔曲线均无明显宽峰,通过对团簇原子等价指数的分析表明出现这种异常熔化行为的主要原因是因为在团簇预熔化过程中出现了两种动力学结构（Oh与类Ih结构）之间的竞争.     

硅团簇熔化行为的紧束缚分子动力学研究

利用紧束缚分子动力学方法研究了硅团簇Si_n(n=5—10)的熔化行为.给出了团簇 熔化潜热 和熔点随团簇尺寸的变化关系，表明团簇熔化潜热和熔点强烈依赖于团簇的原子数.计算结 果表明硅团簇熔化机理与金属团簇熔化有很大不同，金属小团簇的熔化是一个从低温类固态 向高温类固态转变的过程，在转变温区，类固态和类液态处于动力学共存，而硅团簇在转变 温区则是处于一种中间态，这种中间态既不是类固态又不是类液态.比较了用不同计算方法 和定义方法所得硅团簇熔点. 关键词： 紧束缚 硅团簇 熔化潜热     

不同势下铱团簇结构和熔化行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法及淬火技术,结合Gupta势和Sutton-Chen势,模拟研究了包含13,14,55,56,147及148个原子数的铱团簇的熔化行为. 结果表明,Gupta势和Sutton-Chen势对所研究的Ir团簇的基态几何结构和熔化行为给出了基本一致的描述：两种不同势给出了完全相同的基态几何结构;两种势给出的Ir团簇熔点及预熔化区间随团簇尺寸的变化关系基本一致;对于小Ir_n团簇（n=13,14）两类势均表现出比热峰值相对于均方根键长涨落饱和值滞后的现象. 但是 关键词： 铱团簇 分子动力学 Gupta势和Sutton-Chen势 熔化     

Mo高压熔化的分子动力学模拟

 采用第一原理方法计算了钼在零温下的结构,表明钼在500 GPa以下一直保持bcc结构（常温）,与实验一致。在零压附近计算了E-V关系,利用Murnaghan物态方程拟合得到了零压体积及其模量,与实验结果符合得很好。采用第一原理分子动力学模拟了钼的高压熔化性质。采用NVT系综计算了128个原子的系统,初始构形为bcc结构,体积分别为0.015 48、0.012 19、0.010 98、0.009 84、0.009 10 nm³/atom,计算了几个温度点,拟合得到了熔化曲线,熔化温度明显高于金刚石压砧（DAC）实验结果;将初始构形改变为fcc结构,模拟其熔化特性,得到的熔化温度明显下降,与激光加载DAC实验结果一致,认为可能的原因是钼熔化后形成的液体结构类似于fcc结构,而不是常态时的bcc结构。     

银团簇结构与特性的分子动力学研究

用分子动力学方法模拟了银团簇的结构与力能学。计算模拟中使用了一种基于第一性原理的原子间互作用多体势函数。通过分子动力学模拟确定了银徽团簇（原子个数3－13）的稳态结构;模拟了原子个数为13－141的银FCC晶体结构理想球形团簇的力能学,发现球形银簇形成三维紧密结构;计算了平均结合能,给出了结合能随团簇原子数N的变化图,发现随N增大团簇结合能逐渐接近块材的数值。     

高压下MgO熔化特性的分子动力学模拟

利用分子动力学方法,模拟研究了高压下MgO的熔化特性．通过晶体的现代熔化理论,对MgO的分子动力学模拟熔化温度进行了修正,得到了高温高压下MgO的熔化温度．计算得到的MgO熔化曲线和已有的实验及其它理论结果在0-135 GPa进行了比较,发现修正得到的MgO熔化温度和由Lindemann熔化方程及两相方法得到的结果在压力低于15 GPa时符合很好．同时,MgO熔化模拟有效解释了一阶相变分子动力学过程中出现的过热熔化现象．     

Ag309团簇升温过程中结构转变的分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟研究了具有面心立方（fcc）晶格结构的截断八面体Ag309团簇升温过程中结构演变。对团簇的能量曲线变化、快照图演变和键对分析表明：无缺陷截断八面体Ag309团簇在410 K时转变为二十面体,在840 K时熔化;不同缺陷诱导二十面体结构转变温度异常变化,沿晶面滑移缺陷使二十面体转变温度升高,沿晶面旋转缺陷使二十面体结构转变温度降低;不同缺陷对团簇键型和势能产生的影响是使二十面体结构转变温度异常变化的主要诱导因素。这种通过缺陷控制团簇结构转变的研究为新型纳米结构的可控制备提供理论基础。     

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

用基于镶嵌原子方法势能的分子动力学模拟研究了含有561个原子的铝纳米粒子. 利用总势能和比热来计算铝纳米粒子的熔点：二十面体、十面体、切去顶端的八面体铝纳米粒子的熔点分别是540±10、500±10和520±10 K. 均方位移、键参数和回转半径的变化趋势与势能和比热的变化一致. 通过拟合均方位移得到了Kohlraush-William-Watts弛豫法则中的弛豫时间和伸缩参数,计算表明在高温区域弛豫时间和温度之间遵循标准阿伦尼乌斯关系.     

Molecular Dynamics Simulation of Icosahedral Transformations in Solid Cu-Co Clusters

We study the icosahedral transformations of solid Cu Co clusters with different initial configurations by using molecular dynamics with the embedded atom method. It is found that the formation of symmetric icosahedral cluster is strongly related to the atomic number and initial configuration. The transformation originates from the surface into the interior of the cluster and is a structural change which is rapid and diffusionless. The icosahedral clusters with any composition and configuration, such as core-shell or three-shell duster, can be prepared by the means of solid-solid phase transition in bimetallic clusters.     

Molecular Dynamics Investigation of Differences in Melting Behaviors of Cu57 and Cu58 Clusters

应用基于嵌入原子方法的分子动力学计算研究了Cu57和Cu58团簇在升温过程中变为熔体的结构演化过程．两个团簇在熔化时表现出不同的结构变化行为,进而影响到它们能量变化的差异．在升温时,团簇不同区域的原子局域结构变化由原子密度分布函数确定．模拟表明,即使对于这两个仅相差一个原子的小尺寸团簇,结构变化也敏感于团簇的尺寸．     

含有缺陷3C-SiC陶瓷拉伸性能的分子动力学模拟

SiC纤维增韧SiC基复合材料(SiC_f/SiC)由于其优越的性能而成为新一代核能系统重要候选材料之一.材料中的缺陷会使材料的力学性能发生变化,本文运用分子动力学程序LAMMPS模拟计算了分别含有空位、微空洞和反位替代三种缺陷的3C-SiC结构体系沿[100]方向的拉伸变形过程,原子间相互作用采用Tersoff多体势描述.通过模拟得到不同缺陷体系的应力—应变曲线和拉伸过程中体系能量,通过分析应力-应变曲线,得到了不同缺陷体系的杨氏模量、断裂应变、拉伸强度随缺陷"浓度"的变化关系,最后分析了3C-SiC拉伸断裂机理.研究结果表明,空位和微空洞对杨氏模量、拉升强度的影响类似,都是随着缺陷"浓度"的增加而减小,反位替代缺陷使体系的杨氏模量随缺陷"浓度"的增加而增大.     

低能Cu13团簇沉积薄膜的分子动力学模拟研究

利用分子动力学模拟方法对Cu₁₃团簇在Fe（001）表面上沉积薄膜进行了研究,分析了不同沉积条件对薄膜生长模式的影响,对比分析了不同沉积条件下表面粗糙度、缺陷分布和外延度等薄膜性质的差异。Cu₁₃团簇的初始沉积能量范围为0.1~10.0 eV/atom,沉积率为1.0 clusters/ps,衬底温度分别为300,700和1 000 K。模拟结果表明:团簇初始沉积能量主要影响薄膜生长模式,当初始沉积能量为7.5 eV/atom的Cu₁₃团簇沉积到温度为300 K的Fe（001）表面时,可形成表面光滑、内部缺陷少和较好外延度的高质量Cu薄膜。