低温下Cu13团簇负载于Cu(001)表面上结构变化的分子动力学研究

应用分子动力学方法研究温度为10和50 K时具有二十面体结构的Cu13团簇以不同接触条件与Cu(001)表面结合后的结构变化,原子间的相互作用势采用Johnson的嵌入原子方法模型.通过基于原子密度分布函数的分析表明,负载团簇与表面的结合能主要受团簇与载体相接触的最低层原子数及这些原子所具有的不同几何构型影响,同时更高层的原子呈现出不同的几何结构.温度为10 K时,负载团簇的初始位置对团簇几何结构和结合能影响较大.     

低温下Au959团簇负载于MgO(100)表面后结构变化的分子动力学研究

采用基于Chen-Mbius反演方法,从金属/金属氧化物界面第一性原理计算的粘结能结果中推导出的Au/MgO原子间相互作用势的正则系综(NVT)分子动力学,模拟了在10 K条件下,Au959团簇负载于MgO(100)表面后团簇结构的变化.根据原子对分析技术和对分布函数的分析表明,由于团簇界面处原子间距与载体原子间距相匹配,置于载体上的Au团簇经过一个变形过程后,较其孤立自由表面时的团簇体积变大.     

C36团簇自组装的分子动力学研究

提出了利用C36团簇在气相条件下自组装制备新纳米团簇的设想，并利用分子动力学方法模 拟了包括真实氦气氛作用的碳团簇生长过程，发现环境气体温度是影响最后所生成的团簇结 构的关键因素：C36团簇在1000?K到2000?K的温度范围内，自组装形成保持C36线径特征的 蚕茧状新纳米团簇；在高于2000?K的温度下，最后形成的团簇趋于球状. 关键词： 分子动力学模拟 纳米碳团簇     

熔融Cu57团簇在急冷过程中弛豫和局域结构转变的分子动力学研究

采用基于嵌入原子方法的正则系综分子动力学研究熔融Cu₅₇团簇在急冷过程中的弛豫及其局域结构变化.通过对弛豫过程中均方位移、非相干中间散射函数和非Gauss参数三种函数和原子键对随急冷温度不同所发生变化的分析表明,在经过短时间的原子剧烈运动后,急冷温度极大地影响着团簇内原子结构弛豫过程.急冷温度较高时,原子在经历短时间剧烈运动的β弛豫后,进入α弛豫区后以扩散运动为主,随后原子运动表现为非扩散性的原子局域结构重排,团簇内没有出现明显的成核结构.随着温度的降低,原子局域结构的变化在经过短时间原子剧烈运动的β弛豫后,在α弛豫区原子运动表现为扩散性运动,并出现一定数量的不稳定二十面体结构.当急冷温度很低时,在进入α弛豫区后,团簇结构变化逐渐表现为非扩散性原子局域结构重排,形成相当数量的稳定成核二十面体结构.     

熔融Cu57团簇在急冷过程中弛豫和局域结构转变的分子动力学研究

采用基于嵌入原子方法的正则系综分子动力学研究熔融Cu₅₇团簇在急冷过程中的弛豫及其局域结构变化.通过对弛豫过程中均方位移、非相干中间散射函数和非Gauss参数三种函数和原子键对随急冷温度不同所发生变化的分析表明,在经过短时间的原子剧烈运动后,急冷温度极大地影响着团簇内原子结构弛豫过程.急冷温度较高时,原子在经历短时间剧烈运动的β弛豫后,进入α弛豫区后以扩散运动为主,随后原子运动表现为非扩散性的原子局域结构重排,团簇内没有出现明显的成核结构.随着温度的降低,原子局域结构的变化在经过短时间原子剧烈运动的β弛豫后,在α弛豫区原子运动表现为扩散性运动,并出现一定数量的不稳定二十面体结构.当急冷温度很低时,在进入α弛豫区后,团簇结构变化逐渐表现为非扩散性原子局域结构重排,形成相当数量的稳定成核二十面体结构. 关键词： 团簇 分子动力学 计算机模拟 表面     

低温下Cu13团簇负载于Cu(001)表面上结构变化的分子动力学研究

应用分子动力学方法研究温度为10和50 K时具有二十面体结构的Cu₁₃团簇以不同接触条件与Cu（001）表面结合后的结构变化,原子间的相互作用势采用Johnson的嵌入原子方法模型.通过基于原子密度分布函数的分析表明,负载团簇与表面的结合能主要受团簇与载体相接触的最低层原子数及这些原子所具有的不同几何构型影响,同时更高层的原子呈现出不同的几何结构.温度为10 K时,负载团簇的初始位置对团簇几何结构和结合能影响较大. 关键词： 分子动力学 团簇 表面 计算机模拟     

低温下Au959团簇负载于MgO(100)表面后结构变化的分子动力学研究

采用基于Chen-Mbius反演方法,从金属/金属氧化物界面第一性原理计算的粘结能结果中推导出的Au/MgO原子间相互作用势的正则系综（NVT）分子动力学,模拟了在10 K条件下,Au₉₅₉团簇负载于MgO（100）表面后团簇结构的变化.根据原子对分析技术和对分布函数的分析表明,由于团簇界面处原子间距与载体原子间距相匹配,置于载体上的Au团簇经过一个变形过程后,较其孤立自由表面时的团簇体积变大. 关键词： 团簇 分子动力学 计算机模拟 表面     

Cu-Co双金属团簇结构演化及其性质的分子动力学模拟

采用分子动力学结合嵌入原子方法对比研究了Co分布于Cu-Co团簇不同层的结构和性质.研究表明:Co原子分层掺杂可对团簇的结构转变点和熔点进行诱导控制;分层掺杂的Cu-Co团簇第一相变是一种扩散度较小的由立方八面体转变为二十面体的相变;Co原子易于向低能态团簇的亚表层(111)面偏析,从而诱导团簇结构紊乱,造成其熔点差异.     

Cu-Co双金属团簇结构演化及其性质的分子动力学模拟

采用分子动力学结合嵌入原子方法对比研究了Co分布于Cu-Co团簇不同层的结构和性质. 研究表明：Co原子分层掺杂可对团簇的结构转变点和熔点进行诱导控制;分层掺杂的Cu-Co团簇第一相变是一种扩散度较小的由立方八面体转变为二十面体的相变;Co原子易于向低能态团簇的亚表层（111）面偏析, 从而诱导团簇结构紊乱, 造成其熔点差异.     

熔融Cu55团簇在铜块体中凝固过程的分子动力学模拟

应用基于嵌入原子势函数的分子动力学方法,模拟了嵌入在具有面心立方结构同质块体中的熔融Cu55团簇在不同急冷温度下微观结构的演变情况.通过计算熔融Cu55团簇的均方位移和原子平均能量随时间步的变化,并应用键对分析技术,分析了急冷温度对熔融Cu55团簇结构变化的影响.研究结果表明,由于受到块体结构的影响,在所研究的急冷温度范围内,熔融Cu55团簇在凝固过程中形成了以面心立方结构为主的微观结构.结晶过程是原子不断交换其位置的过程,团簇原子位置的重排敏感于温度的变化.随着急冷温度的升高,原子的扩散范围增大.在100,300和500 K三个较低的温度下有利于形成稳定的面心立方结构,但当急冷到100 K时,团簇中的原子在没有找到其最佳位置之前就已经完成晶化.在急冷到500 K时,团簇中的原子在块体中扩散充分,与块体中的原子形成理想的面心立方结构.在700,900和1100 K三个较高的温度上,局域结构表现为随时间步波动性变化.     

分子动力学模拟纳米晶体银的结构和性能

通过分子动力学方法,采用以局域密度（ＬＤＡ）氨似和二阶动量矩（ＳＭＡ）近似为基础的多体热函数,模拟了纳米面心立方晶体银的结构,对模拟的结果进了不同尺寸的纳米晶体的能量分布,弹性表面能及熔点等计算,并与相应的实验结果进行了比较,结果表明采用此多体势函数模拟纳米晶体的结构和性能,比用其它势函数更精确,与实验结果更吻合。     

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。     

Molecular Dynamics Studies on Ballistic Thermal Resistance of Graphene Nano-Junctions

Ballistic thermal resistance of graphene nano-junctions is investigated using non-equilibrium molecular dynamics simulation. The simulation system is consisted of two symmetrical trapezoidal or rectangular graphene nanoribbons(GNRs) and a connecting nanoscale constriction in between. From the simulated temperature profile, a big temperature jump resulted from the constriction is found, which is proportional to the heat current and corresponds to a local ballistic thermal resistance. Fixing the constriction width and the length of GNRs, this ballistic thermal resistance is independent of the width of the GNRs bottom layer, i.e., the convex angle. But interestingly, this thermal resistance has obvious size effect. It is inversely proportional to the constriction width and will disappear with the constriction being wider. Moreover, based on the phonon dynamics theory, a theoretical model of the ballistic thermal resistance in two-dimensional nano-systems is developed, which gives a good explanation on microcosmic level and agrees well with the simulation result quantitatively and qualitatively.     

液态氧化铝结构的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟液态氧化铝从2663 K到过冷温度2223 K的结构变化,通过总双体分布函数得到的液态氧化铝的原子第一、第二近邻距离与Ansell研究小组的实验结果基本一致.通过配位数和偏角分布函数的分析,液态氧化铝的局域结构主要是由氧的三重铝原子配位和铝原子四重(AlO₄)和五重(AlO₅)氧原子配位组成.没有观察到可能因铝原子高、低配位数氧原子的团簇分离而出现的液-液相变.     

结构材料辐照损伤的分子动力学程序GPU并行化及优化

基于NIVIDIA公司的CUDA架构对结构材料辐照损伤的分子动力学程序在单个GPU上进行并行化,并对影响程序运行效率的相关因素进行分析和测试.经过一系列优化,当粒子数为两百万时,对比单CPU的执行时间,优化后的GPU程序其双精度加速比可达112倍,单精度加速比达到了三百倍,为后续扩展多GPU结构材料辐照损伤的分子动力学程序奠定基础.     

The Interaction of a New Schiff Base Ligand with Human Serum Albumin: Molecular Docking and Molecular Dynamics Simulation Studies

The interaction of a new heterocyclic Schiff base bearing pyridine and pyrimidine cycles, with human serum albumin (HSA) using molecular docking and molecular dynamics simulation methods was examined. Molecular docking studies showed that the ligand was bonded to the IB domain of the protein. It was found that there was one hydrogen bond interaction between HSA and the ligand. The standard Gibbs free energy for binding of the ligand to HSA was calculated as ?9.63 kcal.mol^?1. The results of the molecular dynamics simulation showed that the root mean square deviation (RMSD) of the non-liganded HSA and the HSA–ligand complex reached equilibration after 1000 ps. The study of the radius of gyration revealed that there was a conformational change when the HSA–ligand complex was formed. Finally, analyzing the RMS fluctuations (RMSF) suggested that the structure of the ligand binding site remained approximately rigid during the simulation.     

银团簇上吸附氧原子与氢气作用的研究

The interactions between Ag_nO^-(n=1-8) and H₂ (or D₂) were explored by combination of the mass spectroscopy experiments and density function theory (DFT) calculations. The experiments found that all oxygen atoms in Ag_nO^-(n=1-8) are inert in the interactions with H₂ or D₂ at the low temperature of 150 K, which is in contrast to their high reactivity with CO under the same condition. These observations are parallel with the preferential oxidation (PROX) of CO in excess hydrogen catalyzed by dispersed silver species in the condensed phase. Possible reaction paths between Ag_nO^-(n=1-8) and H₂ were explored using DFT calculations. The results indicated that adsorption of H₂ on any site of Ag_nO^-(n=1-8) is extremely weak, and oxidation of H₂ by any kind of oxygen in Ag_nO^-(n=1-8) has an apparent barrier strongly dependent on the adsorption style of the "O". These experiments and theoretical results about cluster reactions provided molecule-level insights into the activity of atomic oxygen on real silver catalysts.     

Molecular Dynamics Study of Effects of Si-Doping Upon Structure and Mechanical Properties of Carbon Nanotube

In this paper, a Si-doped single-walled carbon nanotube (SWCNT) (7,7) and several perfect armchair SWCNTs are investigated using the classical molecular dynamics simulations method. The inter-atomic short-range interaction is represented by empirical Tersoff bond order potential. The computational results show that the axial Young's modulus of the perfect SWCNTs are in the range of 1.099 ± 0.005 TPa, which is in good agreement with the existing experimental results. From our simulation, the Si-doping decreases the Young's modulus of SWCNT, and with the increased strain levels, the effect of Si-doped layer in enhancing the local stress level increases. The Young's modulus of armchair SWCNTs are weakly affected by tube radius.     

Ag-Cu双金属团簇中Ag原子偏析行为的 分子动力学研究

采用了恒温分子动力学方法系统模拟研究了不同尺寸不同组分的Ag-Cu双金属团簇的退火过程。分析低温退火结构可得团簇中Ag原子的偏析行为：在Ag原子所占比率较少时,Ag原子全部占据在团簇表面;随着Ag原子数的增多,直到Ag和Cu的比率接近时,绝大多数Ag原子仍占据在团簇表面;这与实验观测Ag-Cu混合团簇中Ag原子的偏析行为完全一致。通过细致研究Ag-Cu双金属团簇中Ag原子的偏析行为与团簇尺寸、组分和温度的关系发现：当Ag原子所占比重明显少于Cu原子时,在各不同尺寸下,Ag原子偏析温度点均高于熔点,即在熔点以上一定温度范围内仍会出现Ag原子的偏析现象;当Ag原子所占比重明显多于Cu原子时,在各不同尺寸下,体系偏析温度点均低于团簇熔点;对于较大尺寸团簇,在Ag原子所占比重接近于Cu原子时,体系偏析温度点与团簇熔点相同。     

碳纳米管与有机小分子官能团相互作用的分子动力学研究

利用Material Studio软件先对不同半径的碳纳米管进行结构优化,再对优化后的纳米管进行分子动力学模拟。得到如下结论：经过优化后小半径纳米管结构基本不变,但是随着半径增大纳米管形变越来越明显。同时通过对多根管簇研究后发现也有相似动力学特性。在以上纳米管结构外面加上一定密度随机排列的对苯二甲酸二辛酯（DOTP）有机分子,发现DOTP有机分子与不同结构、不同半径的纳米管之间都存在相互作用,纳米管半径越大相互作用力也越大,同时DOTP分子在纳米管周围排列也逐渐从无序趋于有序。通过计算以上结构的径向分布函数（RDF）等热力学特性,定性和定量地验证了以上结果。