InSb的锂嵌入形成能第一原理计算

InSb材料在近来的锂离子电池负极材料研究中受到了重视.使用基于局域密度泛函理论的第一原理赝势法，计算了锂离子电池非碳类负极材料InSb各种锂嵌入情况时的形成能以及相应的电子结构.讨论了锂嵌入时的体积变化、能带结构、电子态密度以及电荷分布等性质.计算发现，闪锌矿结构的InSb材料，锂嵌入到主体材料的间隙位置时的形成能平均每个锂原子都在2.2eV左右. 关键词： InSb 锂嵌入形成能 电子结构 第一原理计算     

碱金属Li原子与CO分子体系相互作用势从头计算研究

采用三重激发项校正CCSD的CCSD(T)方法和AUG-CC-PVnZ(n=2,3,4)基组,优化了CO基态分子结构,并计算了碱金属Li原子与CO分子的相互作用势,共1010个构型势能点得到体系的势能面.结果表明:同一方法下,不同基组得到的CO基态分子的键长、能量等均与实验符合很好.Li-CO势能面体现较小的各向异性势,存在两个势阱,且都为非严格T型结构;基组重叠误差(BSSE)对相互作用势的影响比较明显,采用CP方法(Counterposie method)消除基组重叠误差,不同基组计算的相互作用势显示较好一致.体系各项异性势势阱值远高于CO基态分子转动常数,使得碰撞产生强烈的非弹性碰撞,这将阻止协同冷却制备超冷分子.     

新型复合物Li…HF,Li…FH,Li…H2O和Li…NH3的一阶超极化率的从头算理论研究

在MP2/6-311 G(2df,2pd)水平上优化得到了几种小型碱金属—极性分子复合物的结构,利用有限场方法[HF,MP2,MP3,MP4(SDQ)]在15种基组上分别计算了它们的偶极矩(μ),极化率(α0),各向异性极化率(Δα)和一阶超极化率(β0).在MP4(SDQ)/6-311 G(2df,2pd)理论水平上,各复合物分子一阶超极化率分别为:Li…HF,β0=3957.575 a.u.;Li…FH,β0=12939.614 a.u.;Li…NH3,β0=34881.899a.u.;Li…H2O,β0=39820.410 a.u..而分子HF,NH3,H2O的一阶超极化率的值分别为1.224 a.u.,35.560 a.u.,20.130 a.u..结果表明,复合物分子中的额外电子对分子非线性光学性质有巨大的贡献.     

丙酮分子团簇结构的量子化学从头计算研究

采用HF/ 3 2 1G 方法对丙酮分子团簇体系 (CH3 COCH3 ) n(n =2— 5 )进行了全优化 .用密度泛函B3LYP/ 6 31+G 方法计算了各个体系的总能量 .通过计算不同体系的振动频率 ,确定得到的结构是否对应于体系的稳定构型 .对计算结果进行了分析和讨论 ,结果表明 ,环形结构较线形结构更为稳定 . The acetone clusters are studied by ab initio calculations. HF/3-21G * method is used to optimize the configurations for all kinds of systems. B3LYP/6-31+G ** method is adopted to calculate the total energy of the systems. We also calculate the vibration frequencies in order to investigate whether the system correspondes to stable geometries. All results show that ring structure is more stable than linear structure for the acetone clusters of (CH 3COCH 3) n(n=2, 3, 4, 5).     

原子康普顿轮廓的解析计算

利用变分原理和冲量近似,给出了原子康普顿轮廓的解析计算方法。基于该方法具体导出了第一和第二周期元素各轨道电子的康普顿轮廓解析表达式,并绘制了各轨道电子的康普顿轮廓在Q=0-4范围内的变化情况。通过与文献结果的比较,验证了本文计算方法和结论的可靠性。     

原子康普顿轮廓的解析计算

利用变分原理和冲量近似,给出了原子康普顿轮廓的解析计算方法 .基于该方法具体导出了第一和第二周期元素各轨道电子的康普顿轮廓解析表达式,并绘制了各轨道电子的康普顿轮廓在Q=0-4范围内的变化情况.通过与文献结果的比较,验证了本文计算方法和结论的可靠性.     

HNO(1A’)自由基的从头算势能曲线

采用从头算的偶合族理论和组态相互作用方法对NH, NO, HNO 自由基的基态结构进行研究, 借助多体项展式理论导出HNO 自由基的势能函数并绘制了等值势能图. 首次报道了HNO 自由基对称伸缩振动和旋转势能图中, 在O+NH→HNO, H+NO→HNO, N+HO→HNO 反应通道上都有鞍点出现, O 原子需要越过1.153 eV 的能垒, H 原子须克服1.683 eV 的能量, N 原子须克服2.126 eV 的能量才能生成稳定的HNO 自由基. 同时也首次报道了HNO(X¹A’)自由基的同分异构体HON(X³A") 在势能曲线中的位置及HNO↔HON 转变所需的能量. 关键词： HNO 从头算 势能曲线     

Li2基态结合能的MACQM计算

本文采用改进的排列通道量子力学方法(MACQM),对Li2基态势能曲线进行了计算,结果表明:在核间距R=5.05a0处,能量有极小值-14.88937a.u,由此得到Li2基态结合能为0.0333a.u,所得结果与实验值符合得很好.     

凝聚态物理从头计算的最新进展

文章评述了凝聚态物理从头计算（ab initio calculation）的一些最新进展.分8个问题进行了介绍,它们是：(1)静态密度泛函发展的两种思路;(2)固体的泛函：晶格常数的准确确定;(3)动态（含时）密度泛函及动态密度矩阵泛函;(4)半导体电子结构的计算：带隙和带序;(5)f电子和强关联金属;(6)莫特（Mott）绝缘体; (7)非共价（弱）相互作用;(8)以波函数为基础的研究.此外,文章还提供了一些相关的背景知识.     

二元碱金属硅酸盐精细结构和拉曼光谱的从头计算研究

应用量子化学从头计算方法研究了二元碱金属硅酸盐的精细结构,对典型的系列二元碱金属硅酸盐离子簇模型采用6-31G(d)基组和闭壳层Hartree-Fock(RHF)方法优化构型,并计算了二元碱金属硅酸盐的拉曼光谱,采用硅氧四面体应力指数这一精细结构参数分析和讨论了计算得到的非桥氧高频区对称伸缩振动频率和其拉曼光学活性,以及不同阳离子对该拉曼光学活性的影响。研究表明,二元碱金属硅酸盐非桥氧高频区对称伸缩振动频率与其精细结构密切相关,而且与Q₃相连的Q₄会对该Q₃的拉曼光学活性表现出增强作用。这说明二元碱金属硅酸盐的拉曼散射等性质主要依赖于其精细结构而非其初级结构单元-硅氧四面体。研究还表明,半径较大的阳离子有利于增强离子簇的拉曼光学活性,但对于小的离子簇,过多的电荷迁移反而会起到抑制作用。     

Ab initio study of the polymerisation of cyclopentasilane

The molecular structures and vibration modes of cyclopentasilane (Si₅H₁₀) have been examined by employing ab initio and density-functional methods. Three different structures of Si₅H₁₀ with different symmetries are analysed, and the results show that the envelope (C _s ) and the twist (C₂) forms have similar energies and that the planar form (D_5h ) is about 50 meV less stable than the C _s and C₂ forms. The excited-state potential energy surface of Si₅H₁₀ is performed using the CIS electronic energy calculation. The ring-open reaction of Si₅H₁₀ is investigated in detail by using the first-principles molecular-dynamics simulation for screening the reaction pathways. The formation of Si–H–Si is found to play an important role in the ring-open reaction.     

采用从头计算方法研究液态氦原子间等效对势

 提出了一种具有体心立方排列的原子团簇He₉模型,用于模拟液氦中邻近原子的近程平均分布特征,并运用量子从头计算方法和原子团簇理论计算技术,首次从理论上计算了液态氦原子间等效作用对势。计算给出的等效对势能较好地再现液氦的等温压缩线及冲击压缩线,所提出的液体等效结构的原子团簇模型能比较合理地描述液氦近程结构特征以及原子间多体相互作用规律。还将理论对势函数与经验Exp-6势进行了比较。     

乙醚-水混合团簇的多光子电离质谱及从头算

应用多光子电离技术结合飞行时间质谱仪对乙醚与水的混合团簇进行了研究,实验中观测到了多个序列的质子化团簇： (CH3CH2OCH2CH3)nH+（n=1、2…6）、(CH3CH2OCH2CH3)nH2OH+（n=1、2…4）和(CH3CH2OCH2CH3)n(H2O)2H+ （n=2、3、4）。通过对质谱的研究发现,(CH3CH2OCH2CH3)3H2OH+为幻数结构。结合从头计算理论,在B3LYP/6-31G(d)基组水平上对乙醚与水混合团簇的可能构型进行优化,得到了其稳定构型。振动频谱分析显示,团簇中最强的红外振动模式主要来自氢键中H的伸缩振动的贡献。     

氮化铀热中子截面的第一性原理计算

氮化铀（UN）因其较好的热物性和耐事故容错性成为先进动力堆的候选燃料,但目前热能区缺少可靠的UN热中子截面数据,这对于热中子反应堆物理计算是很不利的.本文基于量子力学的第一性原理,利用VASP/PHONON软件模拟计算了UN的声子态密度,以此为积分得到UN的定容比热容,并基于新制作的声子态密度,采用核截面处理程序NJOY/LEAPR,利用热中子散射理论,得到UN的S（α,β）数据,进而研究UN的热中子散射截面,并与传统压水堆的二氧化铀（UO₂）进行对比.结果表明：优化的晶格参数与数据库符合较好,UN声子态密度的声子项和光子项较UO₂的分隔更加明显,定容比热容计算结果与实验值一致,基于该声子态密度计算得到的UN中²³⁸U的非弹性散射和弹性散射截面比相同温度下UO₂中²³⁸U小,UN中N仅考虑了非相干散射部分,随着温度升高,UN弹性散射截面变小,非弹性散射变大,并在高能段趋于自由核散射截面.本文的研究结果填补了UN热中子截面数据的缺失,为下一步系统研究UN燃料在轻水堆中的中子学性能奠定了基础.     

Ab initio calculation of accurate dissociation energy, potential energy curve and dipole moment function for the A1∑ + state 7LiH molecule

The reasonable dissociation limit of the A¹∑⁺ state $^{7}$LiH molecule is obtained. The accurate dissociation energy and the equilibrium geometry of this state are calculated using a symmetry-adapted-cluster configuration-interaction method in complete active space for the first time. The whole potential energy curve and the dipole moment function for theA¹∑⁺ state are calculated over a wide internuclear separation range from about 0.1 to 1.4\,nm. The calculated equilibrium geometry and dissociation energy of this potential energy curve are of R_{\e}=0.2487\,nm and D_{\e}=1.064\,eV, respectively. The unusual negative values of the anharmonicity constant and the vibration-rotational coupling constant are of \textit{\omega }_{\e}\textit{\chi }_{\e}=--4.7158cm^{ - 1} and \textit{\alpha }_{\e}=--0.08649cm^{ -1}, respectively. The vertical excitation energy from the ground to the A¹∑⁺ state is calculated and the value is of 3.613\,eV at 0.15875nm (the equilibrium position of the ground state). The highly anomalous shape of this potential energy curve, which is exceptionally flat over a wide radial range around the equilibrium position, is discussed in detail. The harmonic frequency value of 502.47cm¹ about this state is approximately estimated. Careful comparison of the theoretical determinations with those obtained by previous theories about the A¹∑⁺ state dissociation energy clearly shows that the present calculations are much closer to the experiments than previous theories, thus represents an improvement.     

Ab initio study of the effects of helium on the mechanical properties of different erbium hydrides

Although rare-earth metals have increasingly received attention for use in the storage and transportation of the tritium used in nuclear fusion reactions, they still face great challenges, such as the effect of helium on the mechanical properties of different erbium hydrides. In this work, first principles are used to study the mechanical properties(elastic constants, Young's modulus, transverse shear modulus and bulk modulus) of different erbium hydrides exposed to helium. The Young's modulus, the transverse shear modulus and the bulk modulus are given based on the elastic constants calculated according to first principles. It is found that the mechanical properties of all three erbium hydrides decrease in the presence of helium, and the decline of the mechanical properties of ErH_3 is the most serious. To explain the reason for the decrease in the mechanical properties, the densities of the states of erbium hydrides are calculated. During the calculations, helium embrittlement is not found and the ductility of the erbium hydrides improves following the production of helium at the helium concentrations considered in this work.     

甲醇－乙醚团簇的多光子电离和从头算

在355 nm波长下用激光电离飞行时间质谱装置研究了氢键团簇甲醇/乙醚混合团簇的多光子电离,飞行时间质谱仪观测到一系列质子化团簇,为了探讨质子化团簇的形成机理,在B3LYP/6-31 G(d,p)//B3LYP/6-311 G(d,p)基组水平上计算了CH30H-(C2H5)2O离子和中性团簇的稳定几何结构和解离通道和解离能,发现存在一个质子转移过程,解离产物主要为CH3O和[(C2H5)2O]H .     

Ab initio study on the anisotropy of mechanical behavior and deformation mechanism for boron carbide

The mechanical properties and deformation mechanisms of boron carbide under a-axis and c-axis uniaxial compression are investigated by ab initio calculations based on the density functional theory.Strong anisotropy is observed.Under a-axis and c-axis compression,the maximum stresses are 89.0 GPa and 172.2 GPa respectively.Under a-axis compression,the destruction of icosahedra results in the unrecoverable deformation,while under c-axis compression,the main deformation mechanism is the formation of new bonds between the boron atoms in the three-atom chains and the equatorial boron atoms in the neighboring icosahedra.     

乙醚团簇的激光电离质谱及从头计算

应用激光多光子电离质谱与超声脉冲分子束技术研究了乙醚团簇，实验中观测到乙醚的碎片离子以及强度较小的(E)H⁺，(E)^＋₂和(E)₂H⁺(E代表CH₃CH₂OCH₂CH₃)，没有发现更大尺寸的团簇离子.结合从头计算理论，在B3LYP/6-311++G(d,p 关键词： 乙醚团簇 偶极-偶极相互作用 从头计算