CaF2熔化温度的分子动力学模拟

利用壳层模型分子动力学方法,研究了高温高压条件下CaF2的熔化温度,同时计算了温度为300K、压强上升到100GPa时CaF2 的状态方程.研究中考虑了分子动力学模拟的过热熔化,通过晶体的现代熔化理论,对CaF2 的分子动力学模拟熔化温度进行了修正, 获得了高温高压下CaF2的熔化温度.因此,常压下壳层模型分子动力学方法为研究物质熔化提供了一个很好的方法.     

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。     

低密度Ar熔化及结晶的分子动力学模拟

采用有位移力的ＬｅｎｎａｒｄＪｏｎｅｓ（１２－６）势对微正则系综下低密度Ａｒ系统（简约数密度为ρ＝０．８５）的一级相变过程进行了细致的分子动力学模拟,发现Ａｒ系统的熔化过程是原子的崩塌过程,结晶过程和理想的完整晶体不同,是一活化过程：形核长大过程随温度的降低进行,原来均匀分布在系统中的自由体积呈集中分布,由此系统达到了更稳定的结晶状态。     

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.     

金属Cu熔化结晶过程的分子动力学模拟

采用常温、常压分子动力学模拟技术,研究了在周期性边界条件下,由８６４个Ｃｕ原子构成的模型系统的熔化、结晶过程。原子间相互作用势采用ＥＡＭ势。模拟结果表明：在连续升温过程中,金属Ｃｕ在１５２０Ｋ熔化;以不同的冷速进行冷却,在较慢冷却条件下,液态Ｃｕ在１０１０Ｋ结晶;当冷速较快时,液态Ｃｕ形成非晶态。分析了升降温过程中熔体偶分布函数、原子体积、能量、ＭＳＤ随温度的变化特征。     

金属Al表面熔化各向异性的分子动力学模拟

采用嵌入原子势,使用分子动力学方法对金属Al不同低指数晶面的表面熔化现象分别进行了模拟.分析了熔化过程中样品结构组态的变化.模拟结果表明对于不同的自由表面,表面熔化呈现出明显的各向异性行为.Al（110）面在低于熔点的温度之下发生预熔化;（111）与（001）面都出现过热现象.与（111）面不同,（001）面发生过热现象时表面原子层为类液层,而（111）面仍然保持很好的晶格结构,即预熔化的Al（001）面在高于熔点的温度下,仍可以在很长的时间内处于相对稳定的亚稳态.由模拟得到Al的热力学熔点为950 K左右,与实验值基本符合. 关键词： 分子动力学 表面熔化 过热     

金属钨熔化过程的分子动力学模拟

本文使用分子动力学方法对金属钨的熔化过程进行了数值模拟,分析了钨在熔化过程中的结构、系统内能变化以及表面熔化过程固-液界面变化情况,初步分析了表面熔化现象的机理。模拟过程采用嵌入原子模型(EAM)描述原子间相互作用,模拟结果表明,嵌入原子模型适合于计算固-液相变过程,表面熔化过程是由表面处最外层原子的不稳定性触发的。对于均匀熔化过程,晶体在4700 K下发生固-液相变;对于表面熔化过程,计算获得了不同温度(3800～4800 K)下的熔化速度,拟合出熔化速度公式,得到的表面熔化热力学熔点与已有实验结果基本符合。     

超细Pt纳米线结构和熔化行为的分子动力学模拟研究

基于EAM原子嵌入势, 对临界尺寸下的自由Pt纳米线的奇异结构和熔化行为进行分子动力学模拟. 模拟结果显示, 超细Pt纳米线的熔点随径向尺寸和结构的不同而发生明显改变; 引入林德曼因子, 令其临界值为0.03, 以此得到对应熔点值大小与通过势能-温度变化曲线找出的一致, 又比较了纳米线各层粒子平均林德曼指数的大小, 对各层纳米结构的热稳定性进行定量标度; 综合分析发现螺旋结构纳米线的熔化从内核开始, 而多边形结构的纳米线的熔化从外壳层开始.     

高压下金属铌熔化曲线的分子动力学模拟

铌作为一种高熔点的金属,广泛应用于制作合金材料. 铌的高温高压熔化曲线对于铌基合金的实际应用具有重要影响,但目前还未被成功研究. 本文中,我们采用铌目前已有的嵌入原子相互作用势函数（EAM）,通过经典的分子动力学方法,模拟了铌的熔化曲线. 两相法和改进Z方法的熔化曲线几乎完全一致,与Z方法的结果稍有差异. 我们也比较了尺寸效应对铌熔化曲线的影响. 我们认为,铌的现有的势函数描述其高压特性时不再适合,后续需要构建精确的温度和压强依赖的相互作用势函数来研究铌的高压特性.     

硅熔化特性的分子动力学模拟–-不同势函数的对比研究

分别采用Stillinger-Weber (SW)势、修正的成熟原子嵌入模型(MEAM)势、 Tersoff势和HOEP (highly optimized empirical potential)势来描述硅原子间相互作用, 运用分子动力学方法对比模拟研究了四种势函数的硅晶体的体熔化和表面熔化特性. 结果表明: 四种势函数均能反映出硅的热膨胀、高温熔化和熔化时吸热收缩等基本物理规律. 但综合对比发现, Tersoff势和MEAM势相对更适合描述硅的熔化和凝固过程, SW势次之, HOEP势则不适合描述硅的熔化和凝固过程. 关键词： 硅 势函数 熔化 分子动力学     

Molecular Dynamics Simulations for Melting Temperatures of SrF2 and BaF2

利用壳层模型分子动力学方法,考虑萤石结构分子中的预熔化现象,对SrF₂和BaF₂的分子动力学模拟熔化温度进行修正,获得了高压下SrF₂和BaF₂的熔化温度. 同时给出了300 K、0.1 Mpa～7GPa和0.1 Mpa～3 GPa时SrF₂和BaF₂的状态方程,与已有研究结果的最大误差分别为0.3%和2.2%. 计算所得SrF₂和BaF₂常压下的熔点与已有的实验结果符合较好. 对于SrF₂和BaF₂分子体积变化和已有的熔化模拟的差别也做了比较和讨论.     

下地幔条件下钙钛矿结构MgSiO3熔化行为的研究

利用分子动力学方法结合有效的对势,模拟了下地幔条件下钙钛矿结构MgSiO3的熔化曲线．研究表明,分子动力学模拟结果精确地再现了广泛压强范围内钙钛矿结构MgSiO3的状态方程,并且熔化曲线与最新的实验结果也符合的很好．在压强上升到下地幔压强范围内,压强低于60 GPa时的钙钛矿结构MgSiO3熔化曲线比较陡,接着变得平缓．在核幔边界压强135 GPa时,钙钛矿结构MgSiO3的熔化温度是6500 K,明显低于Zerr和Boehler实验结果的外推结果．     

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 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．     

超高压水的分子动力学模拟

 采用平衡分子动力学（EMD）方法,模拟研究了温度范围为243~348 K、压强范围为0.1~400 MPa条件下水的热力学性质、结构和动力学性质,模拟结果与实验值吻合较好。模拟结果表明,随着压强的增大,水分子间的氢键作用增强,扩散系数减小;随着温度的升高,水分子间的氢键作用减弱,有序程度下降,扩散系数增大。但在过冷水中,扩散系数随压强的增大有增加的趋势。     

Properties of MgO at high pressures: Shell-model molecular dynamics simulation

Shell-model molecular dynamics (MD) simulation has been performed to investigate the melting of the major Earth-forming mineral: periclase (MgO), at elevated temperatures and high pressures, based on the thermal instability analysis. The interatomic potential is taken to be the sum of pair-wise additive Coulomb, van der Waals attraction, and repulsive interactions. The MD simulation with selected Lewis–Catlow (LC) potential parameters is found to be very successful in describing the melting behavior for MgO, by taking account of the overheating of a crystalline solid at ambient pressure. The thermodynamic melting curve is estimated on the basis of the thermal instability MD simulations and compared with the available experimental data and other theoretical results in the pressure ranges 0–150 GPa. Our simulated melting curve of MgO is consistent with results obtained from Lindemann melting equation and two-phase simulated data at constant pressure by Belonoshko and Dubrovinsky, in the pressure below 20 GPa. The extrapolated melting temperatures in the lower mantle are in good agreement with the results obtained from Wang's empirical model up to 100 GPa. Compared with experimental measurements, our results are substantially higher than that determined by Zerr and Boehler, and the discrepancy between DAC and MD melting temperatures may be well explained with different melting mechanisms. Meanwhile, the radial distribution functions (RDFs) of Mg–Mg, O–Mg, and O–O ion pairs near the melting temperature have been investigated.     

Au纳米薄膜的熔化机理及其结构演变的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟详细研究了不同厚度的Au纳米薄膜的熔化机理和结构演变. 模拟结果表明所有Au纳米薄膜的熔化行为分为两个阶段,即表面预熔和均相熔化. 只有最外层原子出现了预熔化行为, 其他内层原子在均相熔化之前始终保持稳定的固态,这与零维的Au纳米团簇和一维的Au纳米线的预熔化行为是不同的. 同时Au纳米薄膜的熔化温度随着薄膜厚度的增加而升高. 在预熔化过程中,在原子水平上发现了所有的Au纳米薄膜的f100g晶面向f111g晶面转变的表面重建过程. 对于最薄的L2纳米薄膜,当温度低于500 K 时表面应力不能诱导这样的表面重建. 然而一维的Au纳米线在更低温度下就能够观察到了由表面应力诱导的表面重建过程. 这主要是因为Au纳米线具有更高的比表面积所导致的. 另外研究结果还表明当模拟温度达到某一特定值时,由双原子层组成的Au纳米薄膜能够分裂成一维的纳米线.