模拟淬火算法结合Gupta势研究Rhn(n=2~100)团簇的基态特性

采用Gupta多体势结合分子动力学模拟淬火方法及遗传算法、分别求解了Rhn（n=2～100）团簇的最低能几何结构及能量,结果表明：与模拟淬火方法所得最低能结构（视为基态结构）相比,当铑团簇尺寸为60以下时,遗传算法基本可以找到全部基态(除Rh50以外）;但随团簇尺寸增大遗传算法寻找基态结构效率明显下降．通过系统分析淬火结构势能分布图得出模拟淬火算法寻找团簇基态能量（结构）的有效温度区间,同时也进一步说明了该方法在寻找团簇基态结构时与团簇尺寸的非简单依赖关系．     

模拟淬火算法结合Gupta势研究Rh_n(n=2～100)团簇的基态特性北大核心CSCD

采用Gupta多体势结合分子动力学模拟淬火方法及遗传算法、分别求解了Rhn(n=2～100)团簇的最低能几何结构及能量,结果表明:与模拟淬火方法所得最低能结构(视为基态结构)相比,当铑团簇尺寸为60以下时,遗传算法基本可以找到全部基态(除Rh50以外);但随团簇尺寸增大遗传算法寻找基态结构效率明显下降.通过系统分析淬火结构势能分布图得出模拟淬火算法寻找团簇基态能量(结构)的有效温度区间,同时也进一步说明了该方法在寻找团簇基态结构时与团簇尺寸的非简单依赖关系.     

Fen、Nin(n=2～100)团簇基态结构与能量的模拟淬火算法研究

采用Gupta多体势结合分子动力学模拟退火及淬火方法、分别求解了Fen及Nin(n=2～100)团簇的最低能几何结构及能量. 结果表明：在所研究尺寸范围内除少数团簇的结构不同外,两类团簇具有相似的基态几何结构,在两类团簇结构演化中皆存在类Ih、类Oh、类D5h和Ih&D5h互嵌套类构型之间的竞争;分析团簇二阶差分能和剩余能表明两类团簇共同的幻数序列为：n=13、19、23、38及55,不同处为Ni26及Fe75 也分别为相应体系幻数团簇．对两类团簇分析其平均最近邻原子间距及平均配位数均可给出幻数成因．在所研究团簇尺寸范围内二者平均结合能均表现出随团簇尺寸增大而总体增大的普遍趋势,但Ni团簇的能量演化明显快于Fe团簇,这与实验观测镍团簇磁性演化明显快于铁团簇是完全一致的．     

Fen、Nin(n=2～100)团簇基态结构与能量的模拟淬火算法研究

采用Gupta多体势结合分子动力学模拟退火及淬火方法、分别求解了Fen及Nin(n=2～100)团簇的最低能几何结构及能量. 结果表明：在所研究尺寸范围内除少数团簇的结构不同外，两类团簇具有相似的基态几何结构，在两类团簇结构演化中皆存在类Ih、类Oh、类D5h和Ih&D5h互嵌套类构型之间的竞争；分析团簇二阶差分能和剩余能表明两类团簇共同的幻数序列为：n=13、19、23、38及55，不同处为Ni26及Fe75 也分别为相应体系幻数团簇．对两类团簇分析其平均最近邻原子间距及平均配位数均可给出幻数成因．在所研究团簇尺寸范围内二者平均结合能均表现出随团簇尺寸增大而总体增大的普遍趋势，但Ni团簇的能量演化明显快于Fe团簇，这与实验观测镍团簇磁性演化明显快于铁团簇是完全一致的．     

Rhn、Con(n=3～56)团簇的结构特性研究

采用半经验的Gupta多体势结合遗传算法对Rhn、Con(n=3~56)团簇的基态结构特性进行了系统的研究.除在n=18~40尺寸范围内有少数团簇的构型不同,两种团簇具有相似的几何结构.在Rhn、Con(n=3~56)团簇的生长中,存在类Ih构型与类fcc构型之间的竞争,对于n≤24,两种团簇都从紧致密堆积结构过渡为类二十面体构型,Rh38及Co38为具有Oh对称性的类fcc构型,从n=39开始,铑团簇和钴团簇都呈现出明显的Ih生长模式.两种团簇的平均束缚能随原子数目的增加而增大,且在所研究的尺寸范围内铑团簇的平均结合能高于钴团簇.Rhn、Con(n=3~56)团簇具有相同的幻数序列:n=13,19,23,38,55.     

Rhn,Ptn(n=2～20)团簇基态结构的遗传算法研究

用遗传算法结合Gupta紧束缚模型势研究了Rhn, Ptn(n=2～20)团簇的最低能量结构.当n≤13时,两种团簇具有相似的几何结构,都从密堆积结构向二十面体结构演化;当n＞13时,铑团簇的基态结构倾向于有序结构,而铂团簇的基态结构则倾向于无序结构.Rhn, Ptn(n=2～20)团簇中每个原子的平均束缚能和配位数随团簇尺寸的增加而增大.能量的二阶差分给出Rhn, Ptn(n=2～20)团簇的幻数是4,6,13,15.     

Morse团簇Mn（n=2-100）基态结构特性的模拟淬火算法研究

本文基于Morse两体势函数采用微正则系综分子动力学模拟淬火方法求解了Morse团簇Mn（n=2~100）的基态几何结构和能量．计算结果准确重复了剑桥数据库中已给出的Mn(n=5~80)团簇的最低能量值,体现出基于微正则系综的分子动力学模拟淬火方法在寻找团簇基态结构上的有效性．通过分析Morse团簇的平均束缚能、二阶差分能和一阶差分能、平均最近邻原子间距及平均配位数,得到n=13,19,23,26,39,46,55,71为团簇幻数数列,发现相较平均配位数的影响、团簇平均最近邻原子间距对Morse团簇基态结构的稳定性基本不产生作用．     

ConCu(38-n)(n=0～38)团簇基态结构和熔化行为

基于半经验的Gupta多体势采用遗传算法和分子动力学方法并结合模淬火技术,系统研究了ConCu(38-n)(n=0～38)团簇的基态结构与熔化行为．结果表明：除Co7Cu31团簇基态为类Ih结构外,其它ConCu(38-n)混合团簇的基态结构均是在单质Cu38（Co38）的Oh基态结构基础上的畸变;对于混合团簇的基态结构,随Co原子增加均表现出Co原子先占中心后占表面的特征;通过分析基态团簇二阶差分能和混合能表明Co7Cu31和Co14Cu24为幻数结构团簇;ConCu(38-n)混合团簇在熔化过程中均表现出热容曲线无明显宽峰的异常熔化行为;通过对团簇原子等价指数和淬火结构势能分布图对团簇异常熔化行为进行了分析表征,指出在团簇熔化过程中两种动力学稳定结构（类Oh结构与类Ih结构）之间的相互竞争对团簇熔化行为的重要影响．     

利用Gupta势研究ConCu13-n (n=1～12)混合团簇的基态结构和熔化行为

利用Gupta多体相互作用势结合遗传算法和分子动力学方法模拟研究了ConCu13-n(n==0～13)单质及混合团簇的基态结构和熔化行为,结果表明:ConCu13-n(n=1～12)混合团簇的基态结构均是在单质Co13、Cu13基态二十面体基础之上的畸变,Co原子先占据中心后占据表面,表面上的Co原子总连接在一起,抱团分布;分析二级差分能和混合能发现Co1Cu12、Co7C6具有相对高的稳定性,可视为幻数结构团簇;ConCu13-n(n=1～12)混合团簇的熔点均位于Co13、Cu12单质团簇的熔点之间,且随着Co原子数目的增多总体呈上升趋势,但在n=3时出现反常(熔点降低),这可归因于Co3Cu10的基态与第一激发态之间的能量差远小于Co2Cu11的相应值.     

利用Gupta势研究ConCu13-n (n=1～12)混合团簇的基态结构和熔化行为

利用Gupta多体相互作用势结合遗传算法和分子动力学方法模拟研究了ConCu13-n (n=0～13)单质及混合团簇的基态结构和熔化行为,结果表明：ConCu13-n (n=1~12)混合团簇的基态结构均是在单质Co13、Cu13基态二十面体基础之上的畸变,Co原子先占据中心后占据表面,表面上的Co原子总连接在一起,抱团分布;分析二级差分能和混合能发现Co1Cu12、Co7Cu6具有相对高的稳定性,可视为幻数结构团簇;ConCu13-n (n=1~12)混合团簇的熔点均位于Co13、Cu13单质团簇的熔点之间,且随着Co原子数目的增多总体呈上升趋势,但在n=3时出现反常（熔点降低）,这可归因于Co3Cu10的基态与第一激发态之间的能量差远小于Co2Cu11的相应值。     

Al_n(n﹤10000)团簇熔化行为的分子动力学模拟

采用半经验的Gupta原子间多体势,运用分子动力学模拟结合退火技术,由不同初始结构(密堆积满壳层Ih、Oh结构及退火结构)出发,研究了尺寸在10000个原子之内的Al团簇的熔化行为.结果表明:在所研究团簇尺寸范围内,Ih结构均具有高的动力学稳定性;Oh结构的动力学稳定性与团簇尺寸密切相关:尺寸较小(1000个原子以内)时不稳定(熔化前会发生向类Ih结构的转变),在中间尺寸(1000~2000原子间)时动力学稳定性发生转变,尺寸较大(2000原子以上)时显示出完整的动力学稳定性;从不同初始结构出发所得相同尺寸团簇熔点基本相同;在200原子以上时,团簇熔点随尺寸变大而升高且体现出近似的线性关系.     

遗传算法结合不同势研究Irn(n=2-60)团簇结构特性

采用Gupta势和Sutton-Chen势结合遗传算法系统地研究了Irn(n=2～60)团簇的基态结构特性.结果表明:在所讨论的尺寸范围内,n≥4时Gupta势比Sutton-Chan势描述的铱团簇的平均束缚能稍高;n=2～60间,大部分Ir团簇在两种势下具有相同的几何结构,在n=22、29、35、37时两种势描述的团簇对称性不同.两类势都表明:在铱团簇的生长中,存在类Ih构型、类fcc构型和类十五面体构型之间的竞争;总体上,铱团簇的平均束缚能、平均近邻原子间距及平均配位数均随原子数目的增加而增大.两种势所描述的铱团簇具有相同的幻数序列(13、19、23、38和55).     

Irn(n=2-25)团簇基态结构的遗传算法研究

用遗传算法结合Gupta紧束缚模型势研究了Irn(n=2-25)团簇的基态结构.分析了Irn(n=2-25)团簇的基态结构随团簇尺寸的变化规律.计算结果表明,Irn(n=2-25)团簇的每个原子的平均束缚能和平均第一近邻随团簇尺寸的增加而增大,以总束缚能的二阶差分为判据,Irn(n=2-25)团簇的幻数是4、7、9、13、15、19、23.     

(CuAu3)n和(Cu3Au)n(n=1～15)团簇基态能量和结构的MOnte Carlo模拟研究

本文采用Monte Carlo方法和Gupta势函数对(CuAu3)n和(Cu3Au)n团簇的基态能量和结构进行了模拟研究,通过计算平均结合能、结合能的一阶差分和二阶差分,分析了团簇的稳定性.结果表明:(Cu3Au)n和(CuAu3)n团簇都为立体结构,都是以二十面体为基础形成的;(Cu3Au)n和(CuAu3)n团簇结构中金原子都有位于团簇表面的倾向;这两类团簇结构的区别在于:在(Cu3Au)n团簇中,铜一金原子混合程度高;而(CuAu3)n团簇中,形成金原子位于表层,铜原子位于中心的层状结构;且当n=3、5、7、9时,(Cu3Au)n和(CuAu3)n团簇在各自的序列中相对稳定性较邻近团簇高,特别是n=7的团簇,相对稳定性最高.     

Aln(n=13–32)团簇熔化行为的分子动力学模拟研究

基于半经验的Gupta原子间多体相互作用势, 采用分子动力学方法并结合模拟退火及淬火技术, 系统研究了小尺寸铝团簇Al_n (n=13–32)的熔化行为. 模拟结果表明: 除个别尺寸(Al₁₃ 和Al₁₉) 外, 团簇熔化过程比热曲线普遍呈现杂乱无规(无明显单峰)现象, 这与实验观测小Al团簇比热普遍无规的结果完全一致. 通过分析不同温度点上团簇淬火构型的势能分布图给出了小Al团簇比热呈现无规或有规现象的成因. 对于比热无规团簇, 可以利用原子等价指数判断给出团簇熔点, 所得团簇熔点随团簇尺寸的变化趋势与实验观测结果完全一致. 关键词： Gupta势 团簇 分子动力学 熔化     

混合团簇Cu13-nAgn(n≤13)基态结构的遗传算法研究

在混合团簇基态结构优化的遗传算法方案中增加了交换算子,结合Gupta紧束缚模型势研究了Cu13-nAgn团簇的最低能量结构,选择合适的交换和杂交概率,可有效地提高优化效率,优化结果表明,Cu13和Ag13是全对称的二十面体,n=1～10的混合团簇能形成稳定结构,其构型是在二十面体基础上发生畸变,Cu原子趋于处在团簇中心,随着Ag原子数目的增加,原子间的平均距离单调增加,团簇的结合能单调减小,Cu2Ag11和CuAg12只存在亚稳结构.     

Rhn(n=2～20)团簇结构和磁特性

使用紧束缚近似多体势和遗传算法,计算了Rhn(n=2 ~20)团簇的基态结构.据优化结构计算了平均键长(-R) ,平均配位数(CN) ,单原子平均束缚能Eb,使用自洽的4d,5s ,5p价电子紧束缚模型,计算了单原子平均磁矩-μn和Rhn(n=15 ,17 ,18 ,19)团簇的总的平均电子态密度.结果初步揭示了小铑团簇结构、电子和磁特性之间的关系.     

ConCu（38-n）（n=0-38）团簇基态结构和熔化行为北大核心CSCD

基于半经验的Gupta多体势采用遗传算法和分子动力学方法并结合模拟淬火技术,系统研究了ConCu（38-n）（n=0-38）团簇的基态结构与熔化行为．结果表明：除Co7Cu31团簇基态为类IA结构外,其它ConCu（38-n）混合团簇的基态结构均是在单质Cuss（Co38）的Oh基态结构基础上的畸变;对于混合团簇的基态结构,随Co原子增加均表现出Co原子先占中心后占表面的特征;通过分析基态团簇二阶差分能和混合能表明Co7Cu31和Co14Cu24为幻数结构团簇;ConCu（38-n）混合团簇在熔化过程中均表现出热容曲线无明显宽峰的异常熔化行为;通过对团簇原子等价指数和淬火结构势能分布图对团簇异常熔化行为进行了分析表征,指出在团簇熔化过程中两种动力学稳定结构（类Oh结构与类IA结构）之间的相互竞争对团簇熔化行为的重要影响．     

Nin(n=2～20)团簇的结构

使用经验势和遗传算法(Genetic Algorithm),得到了Nin(n=2～20)团簇的平衡结构和束缚能.对于小的团簇(Ni2～Ni6),所得到的结果与基于第一性原理密度泛函的计算相一致.结果表明,团簇的结构不同于块体且随尺度发生引人注日的变化.每原子平均束缚能Eb随尺度单调增长.根据过渡金属团簇表面原子配位数与电离势(IP)的一个解析表达式计算所得的电离势与实验结果基本一致.由基态能量对分裂途径(Fragmentation Channels)的分析表明,失去二聚体(Dimer)在能量上是优先的.同时将计算所得的结构与Nin团簇吸收N2的实验所推得的结构进行了比较.