多体展开势能函数在碳族元素原子簇研究中的应用III. 锗原子族的结构和相对稳定性

基于从晶体锗确立的多体展开势能函数, 本文通过坐标完全优化, 发现小的锗原子簇分子(Ge~2~Ge~14)倾向于形成密堆积结构, 表面原子分布以蝶形四元环(D~2d)为主; 常见立方晶体“微观晶体碎片”的分层优化结果表明, 在Ge~15~Ge~100范围内, 多数壳层的原子到分子中心的距离均受到压缩, 且以畸变的简单立方、面心立方及体心立方较为稳定; 在这些畸变密堆积结构中, 表面原子向内压缩最为严重, 使整个分子趋于球形化。较为开放的金刚石类层状原子族只有当所含原子数达数百以上时才可能相对更为稳定。     

多体展开势能函数在碳族元素原子簇研究中的应用 Ⅲ.锗原子簇的结构和相对稳定性

基于从晶体锗确立的多体展开势能函数,本文通过坐标完全优化,发现小的锗原子簇分子(Ge_2—Ge_(14))倾向于形成密堆积结构,表面原子分布以蝶形四元环(D_(2d))为主;常见立方晶体“微观晶体碎片”的分层优化结果表明,在Ge_(15)～Ge_(100)范围内,多数壳层的原子到分子中心的距离均受到压缩,且以畸变的简单立方、面心立方及体心立方较为稳定;在这些畸变密堆积结构中,表面原子向内压缩最为严重,使整个分子趋于球形化.较为开放的金刚石类层状原子簇只有当所含原子数达数百以上时才可能相对更为稳定.     

碱金属原子簇的结构和稳定性

基于从体心立方碱金属晶体优化确立的多体展开势能函数，本文通过坐标优化研究了碱金属原子簇Ｘｎ（Ｘ＝Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ）的结构和稳定性。发现：（１）Ｘｎ原子簇（ｎ＝４－２１）倾向于形成畸变四面体结构单元，（Ｔｄ）的密堆积，分子表面被三元环（Ｄ３ｈ）所覆盖，其中Ｘ７－Ｘ１５最优化结构中包含五角双锥Ｘ７（Ｄ５ｈ）结构单元，具有区域五重对称轴；（２）“微观晶体碎片”的分层优化结果表明，体心立方、面心     

锡原子簇的结构和相对稳定性

基于从固体锡确立的多体展开势能函数, 采用座标直接优化方法预测了锡原子簇分子(Sn_2-Sn_(300))的结构和相对稳定性, 并用蒙特卡罗方法验证了有关小的原子簇(Sn_2-Sn_(15))的所有结果. 优化结果表明: (1)小的锡原子簇分子(Sn_2-Sn_(15))倾向于密堆积结构, 与锡晶体结构无关; (2)中等大小的簇分子, 如Sn_(47), Sn_(71), Sn_(87)及Sn_(147)等, 则呈α-Sn晶体的畸变结构, 其外围各层原子到中心原子的距离受到压缩, 且某些层被劈裂为两层或多层; (3)随着原子簇尺寸的进一步增大, 结构畸变逐渐减弱, 簇分子的单原子平均结合能缓慢增大, 其外椎值大约在Sn_(740)处趋近于α-Sn的结合能.     

体心立方堆积方式及其性质

体心立方堆积方式及其性质郑元庆（福建师范大学化学系福州３５０００７）关键词体心立方堆积空隙迁移活化能在晶体结构中，体心立方堆积是一种非常重要的堆积方式。在高温状态，几乎所有金属都以这种堆积方式存在，即使在常温下，也有不少金属晶体和离子晶体采取这种结构...     

面向贵金属纳米晶的晶相调控策略（英文）

贵金属纳米晶在催化等领域拥有广泛的应用前景.通过调控尺寸、形貌、表面结构和晶型等基本结构参数,能够进一步提升其性能、推动其更有效的催化应用.随着纳米晶合成技术的不断发展,基于尺寸、形貌和表面结构调控对贵金属纳米晶的性能影响研究已较为系统和深入,当前的研究更加关注对其晶相和晶体结构的改变和调控.因而近期有大量成功的晶相调控研究报道,其中具有更高能晶相结构的纳米晶基于独特的原子排布和电子效应,在催化等领域中表现出更为优异的性质.然而,贵金属纳米晶的原子通常采取最稳定的密堆积排列形式,合成热力学不稳定的高能晶相是一个重大的挑战.本综述详细介绍了贵金属及其合金纳米晶晶相调控的最新研究进展,讨论了贵金属纳米晶不同晶相的结构特征、表征手段,微观驱动力、调控原理、合成策略和催化应用.最后,对贵金属纳米晶晶相调控领域的未来发展提出了展望.具体而言,基于贵金属纳米晶的原子密堆积模式,我们将纳米晶的原子堆积模式分为最紧密堆积的"Barlow堆积型"和非最密堆积的"非Barlow堆积型",并分类详细介绍了其各自的结构特征.其次,我们比较了X射线粉末衍射法、电子衍射法和高分辨透射电镜法在确定晶相结构中的优势和劣势.此外,我们总结了决定贵金属纳米晶原子堆积模式的部分微观驱动力,包括d电子占据、动态稳定性、自旋有序和应变这四种微观驱动力,并从热力学的角度探讨了表面和体相能量对相变的驱动作用,进而进一步介绍了各种晶相转变的机理,包括Bain相变机理、Pitsch相变机理、Kurdjumov-Sachs相变机理、Shockley不全位错滑移机理和重构型有序化机理.基于以上这些决定晶相的微观驱动力,我们总结了各类晶相调控的方法,包括合金诱导相变法、温度诱导晶相调控法、压力诱导晶相调控法、应变诱导晶相调控法、模板诱导晶相调控法和表面吸附诱导晶相调控法.最后,以各类催化反应为例,分别对比了面心立方最密堆积、六方最密堆积、面心四方(体心四方)、体心立方等几种典型晶相的催化性质差异.     

原子团族Ge7的结构与稳定性

用分子图形软件设计出多种锗原子团簇Ge7的模型，并进行B3LYP密度泛函几何构型优化和振动频率计算，得到8种稳定的同分异构体结构。在锗原子团簇中，大部分原子以三、四、五配位成键。根据分子的总能量，最稳定的Ge7模型为D5h构型。Ge7稳定结构中高配位原子越多，构型越稳定。     

“多角度欣赏面心立方晶胞”教学设计*

尝试利用“火花学院”App等在线交互资源,引导学生从立体几何及密置层堆积模型视角,观察、描述、绘制面心立方晶胞的正四面体填隙、正八面体填隙、三视图和沿体对角线投影图像,加深学生对以面心立方晶胞结构为基础的CaF₂→金刚石晶胞、NaCl→钙钛矿晶胞结构的理解;再结合新型材料透明镁铝尖晶石晶体结构的探讨,了解晶体制备中的掺杂改性等常用方法,发展学生的微观探析能力和科学创新意识。     

1.5分辨率去五肽(B26—30)胰岛素晶体中的水结构

本文报道1.5分辨率去五肽(B 26—30)胰岛素晶体中的水结构。根据扩充F_0的最后的(2F_o—F_c)Fourier图的检验,所讨论的水模型包括81个水分子(电子密度>0.4 e/~3),约占晶体溶剂的三分之二。以2.4—3.2为氢键范围,51个水分子同蛋白质原子成氢键,占水的63％,其中有12个以单水桥接相邻蛋白质分子,更多的以双水桥接相邻蛋白质分子。在蛋白质分子间的一长狭缝中有一个紧凑的水网,两头两个Cd原子通过三个水分子(配位体)像木桩一样支撑着这个水网,表明Cd原子和水网在分子密堆积中的重要作用。     

Fe2C晶体及低指数晶面的结构与稳定性研究

采用自旋极化的密度泛函理论(DFT)对正交与六方的Fe₂C晶体体相与表面性质进行了研究,计算了晶胞的聚合能、磁矩以及低指数晶面的表面能。研究结果表明,两种晶型Fe₂C 的磁性质相似,但正交堆积的Fe₂C比六方堆积的Fe₂C更稳定。正交晶系Fe₂C低指数晶面的稳定性以 (011) > (110) > (100) > (101) > (001) 顺序降低。对一系列碳化程度不同的碳化铁最稳定表面(Fe₂C(011)、Fe₃C(001)和Fe₄C(100))表面能的比较显示,碳化铁表面的相对稳定性与碳化度非线性相关。另外,与面心立方(BCC)铁最稳定表面(110)相比,Fe₂C、Fe₃C及Fe₄C晶体最稳定表面具有较低的表面能,表明铁表面碳化在热力学上是有利的。     

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.     

六方晶系片状内凹的枝状铂镍合金及其优异的氢析出反应催化性质

<正>六方密堆积(hcp)和立方密堆积(fcc)是金属晶体最常见的两种堆积方式,对于贵金属(金、银、钌、铑、钯、锇、铱、铂)晶体,除了钌和锇是hcp堆积外,其它最稳定的晶相均为fcc。而材料的不同晶相由于其不同的原子排列方式而具有迥异的物理化学性质,发掘材料新的晶相可以为探索高性能催化剂提供新的实践途径~1。目前,对于贵金属及其合金纳米材料晶相的调控主要采取高温、高压等比较苛刻的合成条件~2以及模板诱导的方     

金属材料分析方法的选择和施行第六讲金属材料中稀土元素的测定(续)

1.5镧系元素的物理性质1.5.1镧系元素的晶体构型镧、铈、镨三元素是具有六方密堆积(h.c.p.)和立方密堆积(c.c.p.)晶型的双晶形金属,元素钪是面心立方(f.c.c.)和六方密堆积晶型的双晶形金属,钐是斜方六面体晶形,铕是体心立方晶形,镱是面心立方晶形,其余稀土金属都是六方密堆积晶形。稀土金属大都具有同素异晶的构型,由于晶型的转变,使其与其它金属的作用复杂化。钕的熔点为1 016℃,但以前曾把它由六方晶系向体心六立晶系转变的温度(840℃)误作为该金属的熔点。1.5.2镧系元素的密度钪的密度为2.99 g·cm-3和钇的密度为4.47 g·cm-3。其余元素…     

低温制备超细γ-Bi2O3粉末

氧化铋是一种黄色的聚晶粉末,广泛用于化工、医药和釉彩等工业．一般认为,氧化铋具有а,β,γ和δ四种晶型．其中α,δ-Bi2O3是热力学稳定晶体形态．α-Bi2O3以单斜结构在730℃以下稳定存在;立方萤石结构的δ-Bi2O3在730～825℃范围内稳定存在．另外,在650℃下还会出现具有四方结构(β)和体心立方结构(γ)的亚稳相化合物,γ-Bi1O3是一种光学活性立方晶体,可作为电子光学材料。     

多体展开势能函数在碳族元素原子簇研究中的应用(Ⅳ)──Si9─Si16原子簇的分子结构与稳定性

多体展开势能函数研究表明,Si₄-Si₁₆原子簇分子间的结构衍生关系为:依次增加一个二配位或三配位的表面原子,分子表面被四元蝶形环Si₄(D_2d)所覆盖;Si_n(n=5-16)结构中多含有Si₅(D_3h)、Si₆(D_2d)区域结构单元,笼状Si₁₀及Si₁₆的表面原子均为三配位或三配位以上,预计Si₅、Si₆、Si₁₀及Si₁₆是硅原子簇碎片化产物分布中丰度较高的序列;在这一范围内的分子结构呈与晶体硅结构(金刚石)无关的密堆积,最高配位数为5,在小于半球的立体角内形成六配位的硅中心,使该簇合物在能量上不稳定。     

Pbn(n=2～30)团簇结构及铅晶体表面过程的计算机模拟

本文作者近年来采用Murrell等提出的有效的二体加三体展开势能函数(effective two-plus-three-body potential energy function)研究过Sin[1]、Gen[2]及Xn[3](X=Li,Na,K等)等微团簇的结构和相对稳定性,并提出笼状锗结构预测[4].本文试图将这一具有简单解析形式的势能函数模型推广到Pbn团簇及面心立方晶体铅表面过程的计算机模拟.     

呈柱状排列的C_(60)

纯净的C60的晶体是面心立方的，该晶体中有很大的空隙。美国哥伦比亚Missouri大学J．L．Atwoorl教授等最近报道说，加入一种共晶物质，可以使C60在晶体中的排列更加紧密［Chem．commun．1998，1901］。他们采用的共晶物质是p—calix［4］arenepropylether。用单晶衍射测定了这种共晶物的结构。证实晶体中C60的分子被Calixarene分子隔开而显著地紧密堆积在一起成完全有序的一维线性结构。晶体中的calixarene分子则顺着其偶极的方向以首尾相接的方式堆积。呈柱状排列的C_(60)@石磐…     

改性聚苯乙烯微球的制备及其胶体晶体的组装

采用甲基丙烯酸改性的无皂乳液聚合方法制备了尺寸为210 nm、含羧基的聚苯乙烯(PS)微球，用红外光谱、透射电子显微镜和粒度分析仪对其形状和结构进行分析，结果表明，经甲基丙烯酸改性后得到了表面为高密度电荷的单分散性PS微球.用垂直沉积法快速制备出在较大范围(大于1 cm2)呈现很好有序性的密排结构聚苯乙烯胶体晶体薄膜，其在590 nm波长处存在光子带隙.在电子显微镜下，观察到这种胶体晶体是面心立方(fcc)密排结构.     

原子团簇Ge_7的结构与稳定性

用分子图形软件设计出多种锗原子团簇Ge7的模型,并进行B3LYP密度泛函几何构型优化和振动频率计算,得到8种稳定的同分异构体结构。在锗原子团簇中,大部分原子以三、四、五配位成键。根据分子的总能量,最稳定的Ge7构型为D5h构型。Ge7稳定结构中高配位原子越多,构型越稳定。     

利用三维虚拟技术突破物质结构教学*——从演示型工具到探索型工具的转变

针对物质结构教学的抽象性,开发了一套基于三维虚拟技术的物质结构教学软件,可对结构模型进行旋转、平移、缩放、切割、镜像、插入或删除原子(团)及启停预先设置的动画等操作,强大的交互功能不仅能对分子或晶体结构如构造异构、立体异构、晶体的堆积方式、晶胞的划分、配位数、晶体结构中的空隙及空间利用率等问题进行效果极佳的可视化教学,另一方面,通过对B₁₂与C₆₀分子空间构型转变的探究揭示数学构型的重要性,通过对六方晶胞占有原子个数的探究修正晶胞模型,通过对金属晶体的4种基本堆积方式成因的探究提出“半密置层”概念来完善紧密堆积规律等案例,展示出三维虚拟技术在微观结构探索发现方面的巨大潜力。