FT-IR、XPS和DFT研究乙酰氧肟酸钠在针铁矿或赤铁矿表面的吸附机理

采用FT-IR、X射线光电子能谱以及基于周期平面波的DFT方法分别研究了乙酰氧肟酸钠(aHA)在针铁矿或赤铁矿表面上的吸附结构,并将计算得到的光电子能谱移动和电荷转移实验得到的XPS结果进行对比.红外结果显示aHA可能以五元环螯合物形式吸附于针铁矿或赤铁矿表面,DFT计算结果表明aHA中氧肟酸基团的两个氧原子与针铁矿(101)或(100)表面上的一个铁原子形成五元环结构,同时氧肟酸基团中的两个氧还相应的与针铁矿表面邻近两个铁原子成键,但氧肟酸基团中的两个氧原子却只与赤铁矿(001)表面上的一个铁原子形成五元环结构.对于针铁矿(101)、(100)和赤铁矿(001)表面上吸附位点对应的铁原子,计算得到的光电子能谱移动与实验得到的光电子能谱移动基本相等,说明了计算结果的可靠性和所得吸附结构的合理性.     

MgSiO_3钙钛矿高温高压特性的第一性原理研究

本文采用第一性原理方法,计算了MgSiO_3钙钛矿在零温和0～150 GPa静水压范围内的晶体结构和弹性模量,并利用准简谐近似Debye模型,拟合三阶Birch-Murnaghan物态方程得到了其高温高压下的热力学性质.通过与现有的理论和实验的结果数据比较,确认在0～2000 K的温度区间内,第一性原理计算结合Debye模型能够较可靠地模拟在下地幔压力范围内MgSiO_3钙钛矿的热力学性质.     

高压下固态Kr弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用密度泛函理论中平面波基矢,模守恒赝势结合局域密度近似以及广义梯度近似对固态Kr在高压下的结构以及弹性性质进行了研究, 通过计算发现弹性常数,Debye温度以及声速都随压力的增大而增大,所计算的弹性常数与实验和其他的理论符合的很好. 利用Debye模型得到了固态Kr的热力学性质, 熵随压力的增大而减小,随温度升高而升高;而定容热容C_v,定压热容C_p则随温度升高而升高,而且C_v在达到一定温度时趋于定值,所得的热力学性质和实验值是相符的．最后还预测了固态Kr在高压下的电子结构和光学性质, 计算结果表明随压力的增加固态Kr的前沿能带变窄,光吸收系数增大,吸收峰增宽,电子更容易发生跃迁,固态Kr有可能转化为半导体． 关键词： Kr 第一性原理 弹性常数 光学性质     

CO气体在5 000 K和25 GPa条件下的动力学研究

 利用第一性原理分子动力学方法,对炸药降解产物CO在温度5 000 K、压力25 GPa条件下的化学过程进行了研究。计算得到的最终产物主要由C₃O₂、CO₂和C₂O₂组成。通过对CO、C₃O₂、CO₂和C₂O₂组成的混合物体系的振动性质进行分析,发现计算得到的红外光谱与一些理论和实验结果一致;体系的径向分布函数表明,最终产物具有高密度流体的特征;同时还分析了CO、C₃O₂和CO₂的态密度。结果表明：CO在温度5 000 K、压力25 GPa 这一特定条件下的反应主要归因于高温高压下CO分子间的剧烈碰撞;在形成这些产物的过程中没有发现有明显的过渡态存在。     

Phase transition and thermodynamic properties of TiO2 from first-principles calculations

The pressure induced phase transitions of TiO2 from anatase to columbite structure and from rutile to columbite structure and the temperature induced phase transition from anatase to rutile structure and from columbite to rutile structure are investigated by ab initio plane-wave pseudopotential density functional theory method(DFT),together with quasi-harmonic Debye model.It is found that the zero-temperature transition pressures from anatase to columbite and from rutile to columbite are 4.55 GPa and 19.92 GPa,respectively.The zero-pressure transition temperatures from anatase to rutile and from columbite to rutile are 950 K and 1500 K,respectively.Our results are consistent with the available experimental data and other theoretical results.Moreover,the dependence of the normalized primitive cell volume V/V0 on pressure and the dependences of thermal expansion coefficient α on temperature and pressure are also obtained successfully.     

β-HMX晶体结构及其性质的高水平计算研究

对β-HMX晶体进行DFT-B3LYP/6-31G计算研究，求得其能带结构和电子结构，探讨了结构-性能关系。从带隙约为5.7eV推知HMX晶体为绝缘体，计算所得晶格间相互作用能为149.29kJ.mol^-^1；计算的升华热(154.08kJ.mol^-^1)与实验值相符。晶体中相邻分子的硝基氧之间点电荷静电势要高，表明该处晶格易于断裂、并可能成为冲击引爆中心。从原子间距和原子间重叠布居分析，发现β-HMX分子之间存在微弱的氢键；环外以硝胺键较强，环内以N-C键较弱，预示该二部位易于引发分解和起爆。     

高温下季戊四醇晶体的结构和振动性质的分子动力学模拟(英文)

通过分子动力学研究了季戊四醇晶体在温度高达500K范围内的结构和振动性质.考察了季戊四醇晶体的晶格参数和分子构型等随温度变化情况,相对晶格常数a来说,晶格常数c容易被压缩.发现C-C,C-H和C-O键随温度的变化较大,这意味着在分解过程中这些键可能较敏感,即最先断裂可能性较大.研究了季戊四醇晶体在不同温度下的振动,发现大部分频率随温度的升高而降低.     

He原子嵌入富勒烯过程的从头算研究

采用从头算方法,利用密度泛函理论（DFT）模拟不同路径、不同压力条件下He@C60的形成过程。 通过对He嵌入富勒烯的势垒进行研究发现,He原子进入碳笼最可能的路线是：He原子沿曲线路径靠近碳笼,然后沿六边形中心进入碳笼,并最终停留在碳笼中心。并通过模拟不同压力条件下He原子进入碳笼的势垒大小,简要探讨了合成He@C60的最佳条件。并进一步研究了nHe@C60(n=1,2,3)的反应势垒问题。     

高压下单晶LiF的光学及热力学性质的密度泛函理论研究

采用平面波赝势密度泛函方法,对单晶氟化锂(LiF)在0~500 GPa静水压下的光学性质进行了理论研究,并利用Vinet状态方程和准简谐Debye模型得到了其热力学性质.理论计算结果表明单晶氟化锂(LiF)在0~500 GPa静水压范围内具有良好的透明性,吸收波段随压强的增加而出现了蓝移.计算所得晶格常数、体积模量及其对压强的一阶导数与实验值相符合.     

Molecular dynamics simulation of self-diffusion coefficients for liquid metals

The temperature-dependent coefficients of self-diffusion for liquid metals are simulated by molecular dynamics meth ods based on the embedded-atom-method （EAM） potential function. The simulated results show that a good inverse linear relation exists between the natural logarithm of self-diffusion coefficients and temperature, though the results in the litera ture vary somewhat, due to the employment of different potential functions. The estimated activation energy of liquid metals obtained by fitting the Arrhenius formula is close to the experimental data. The temperature-dependent shear-viscosities obtained from the Stokes-Einstein relation in conjunction with the results of molecular dynamics simulation are generally consistent with other values in the literature.