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.     

Cu_(87)团簇在升温与急冷过程中结构变化的原子尺度模拟

本文采用基于嵌入原子法的正则系综分子动力学方法在原子尺度上计算了包含87个原子的Cu87金属团簇在连续升温和急冷降温时的结构演化过程.根据原子平均势能、对分布函数、原子堆积结构和主要原子键对数目随温度的变化表明,温度的不同极大地影响团簇内的原子堆积结构.在升温过程中,随着温度的升高,团簇内原子堆积结构出现由密排六方、二十面体直到无序堆积的变化.在急冷降温过程中,随着急冷温度的降低,团簇内出现一定数量的二十面体和面心立方局域结构、数量不一的HCP,FCC和二十面体局域结构,直到急冷温度较低时的一定数量的二十面体局域结构.     

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. 关键词： 团簇 分子动力学 计算机模拟 凝固     

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.     

Cu87团簇在升温与急冷过程中结构变化的原子尺度模拟

本文采用基于嵌入原子法的正则系综分子动力学方法在原子尺度上计算了包含87个原子的Cu87金属团簇在连续升温和急冷降温时的结构演化过程。根据原子平均势能、对分布函数、原子堆积结构和主要原子键对数目随温度的变化表明,温度的不同极大地影响团簇内的原子堆积结构。在升温过程中,随着温度的升高,团簇内原子堆积结构出现由密排六方、二十面体直到无序堆积的变化。在急冷降温过程中,随着急冷温度的降低,团簇内由出现的一定数量的二十面体和面心立方的局域结构、数量不一的HCP,FCC和二十面体局域结构,直到急冷温度较低时的一定数量的二十面体局域结构。     

非晶纳米Ni500团簇等温晶化过程中的结构与动力学研究

采用分子动力学方法和镶嵌原子势, 模拟了500个Ni原子(简称Ni₅₀₀)组成的纳米团簇的等温晶化过程. 通过对纳米Ni团簇的动力学行为和微观结构演变的研究, 发现Ni₅₀₀在高温时是一步晶化的, 在低温时则呈现出多步晶化的特征. 在多步晶化的过程中, 团簇结构会陷入多个亚稳态结构, 经过原子重排, 进入能量更低的亚稳态, 最后完成晶化. 在多步晶化过程中, 原子的位置重排是通过协同跳跃运动实现的, 其协同运动方式不但有常见的线型协同运动, 也有多个原子的集体平移运动等其他形式. 关键词： 分子动力学模拟 纳米Ni团簇 协同运动     

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     

小尺寸铜团簇冷却与并合过程中结构变化的原子尺度研究

研究Cu_N（N=57,58,59）熔融铜团簇在冷却过程以及300 K时两个具有二十面体结构Cu₅₅团簇在并合过程中的结构变化.对这些小尺寸团簇的结构变化采用基于嵌入原子方法的正则系综分子动力学进行计算机模拟.通过对模拟结果的分析表明,小团簇的冷却和并合过程存在阶段变化的特点.降温过程中Cu_N（N=57,58,59）团簇的原子运动及其微观结构变化表现出较大差异,由此导致这三类团簇内原子排布的不同,其中Cu₅₉团簇结构的有序程度最低.在两个Cu₅₅团簇并合早期阶段,这两个团簇相接触后发生变形导致原子位置出现较大改变,在随后的并合过程中,原子扩散引起原子局部位置调整导致所并合体系的结构发生变化.远离两个团簇接触区的原子仍保持其并合前的结构. 关键词： 团簇 分子动力学 计算机模拟 表面     

AuCu249合金团簇热稳定性的原子尺度计算研究

采用基于嵌入原子法的NVT正则系综分子动力学方法,在原子尺度上计算了包含249个原子的金属间化合物AuCu₂₄₉合金团簇由固态转变为熔体的结构演化过程. 根据对分布函数、原子密度分布函数和主要原子键对数目随温度的变化,发现在温度从低温升到高温的过程中,合金团簇内伴随着原子的连续位置交换,团簇呈现由外及里的分阶段结构转变. 同时还发现在团簇内原子堆积结构转变过程中,Au原子出现由团簇内层向外层运动的趋势,而Cu原子则有由外层向内层运动的趋势. 关键词： 合金团簇 分子动力学 计算机模拟 相变     

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.     

TiAl合金薄膜在冷却过程中结构变化的原子尺度计算研究

采用基于嵌入原子势模型的分子动力学方法模拟了熔融TiAl合金薄膜分别在急冷降温和连续降温两个冷却过程中微观结构的变化.通过应用原子平均能量、对分布函数和键对分析技术等对薄膜内原子局域结构进行的分析. 研究表明,在降温过程中,薄膜内局域结构出现分阶段变化的特点.在急冷降温过程中,薄膜结构的变化可以分为3个阶段,而在连续降温过程中,薄膜内局域结构的变化分为2个阶段. 关键词： 分子动力学 TiAl合金 薄膜 计算机模拟     

具有原子运动的双光子J-C模型中量子力学通道与量子互熵

用量子信息理论研究具有原子运动的双光子Jaynes_Cumming模型动力学.给出了该模型中表示原子态变化的量子力学通道，导出了量子互熵和原子约化熵，考察了原子运动及场模结构对量子互熵的影响，以及原子量子力学通道“开启”与“关闭”状态和原子与场纠缠程度的关系.结果表明量子力学通道特性强烈依赖于原子运动、场模结构以及原子与场的纠缠. 关键词： 双光子J_C模型 原子运动 量子互熵 量子约化熵 量子学通道     

Pondermotive forces with slow light

This work describes atomic processes which result from the greatly enhanced longitudinal gradient force which is inherent to the propagation of slow light. These processes are (1) ballistic atom motion and atom surfing, and (2) a type of local pondermotive nonlinearity or scattering which results from free-particle sinusoidal motion and the density variation caused by this motion.     

Motion of a helium atom through a comparable-diameter channel in the Frenkel-Kontorova model

The motion of a helium atom through a channel with a diameter comparable to the diameter of this atom is investigated. Such channels are observed in materials of the quartz type. The inclusion of the local law of momentum conservation in the analysis of the interaction between the He atom and the atoms forming the channel wall makes it possible to reduce the problem to one-dimensional motion similar to the motion of a dislocation in the Frenkel-Kontorova model. In the model proposed here, the activation energy of the complex formed by the He atom and the displacements of atoms of the channel wall is calculated. The obtained energy is expressed in terms of the shear modulus of the material forming the channel and the helium atom polarizability, which depends on the state of the helium atom.     

与量子光场相互作用的运动原子的熵压缩

运用量子信息熵理论,研究了与量子光场相互作用的二能级运动原子的熵压缩,讨论了原子运动和场模结构对原子熵压缩的影响,并且比较了分别从基于信息熵测不准关系和海森伯测不准关系出发得出的结果,表明原子的运动导致了原子熵压缩的周期性演化;随着场模结构参量的增大,熵压缩的演化周期缩短,压缩时间延长;选择适当的系统参量,运动原子能够呈现长时间的持续熵压缩效应。当原子反转为零时,基于海伯堡测不准关系的方差压缩定义不再有效,而熵压缩实现了对原子压缩效应的高灵敏量度。     

大角度Cu晶界在升温、急冷条件下晶界结构的分子动力学研究

应用分子动力学方法模拟了大角度重位点阵数Σ=5（310）/［001］对称倾斜Cu 晶界在被升温、降温到300,800和1100 K时的晶界结构. 结果表明，随着温度的升高晶界区域的结构发生变化.在远低于块体熔点温度时，晶界就已经发生了预熔化，在晶界区域存在着晶体-熔体共存的现象. 通过对高温晶界的急冷处理，改变了晶界处的原子结构. 关键词： 分子动力学 晶界 熔化 凝固     

Local structure changes of Cu55 cluster during heating

The structural relaxation of a cluster containing 55 atoms at elevated temperatures is simulated by molecular dynamics. The interatomic interactions are given by using the embedded atom method （EAM） potential. By decomposing the peaks of the radial distribution functions （RDFs） according to the pair analysis technique, the local structural patterns are identified for this cluster. During increasing temperature, structural changes of different shells determined by atom density profiles result in an abrupt increase in internal energy. The simulations show how local structural changes can strongly cause internal energy to change accordingly.