液体和非晶态Ni64B36合金结构的从头算分子动力学模拟

运用从头算分子动力学模拟了液体以及猝冷后形成的非晶态Ni₆₄B₃₆合金体系, 得到了它们的对相关函数、结构因子、键对分析方面的结构信息, 与实验结果相当一致; 结果表明, 猝冷得到的合金性质与液体合金性质相似, 为非晶态结构. B原子多数以B—B双原子成键形式分散于Ni原子构成的骨架中. 电子态密度分析表明, Ni 3d电子最活泼, 因此在合金中Ni为活性位. 轨道电荷分析从电子结构角度揭示了在NiB 催化剂中B作为修饰剂的机理.     

硝胺及其甲基衍生物的从头计算研究 3: 甲硝胺及其同位素衍生物的谐性力场和振动光谱

用TEXAS从头计算程序,取STO-4-21G基组,计算了甲硝胺的谐性力场和振动光谱.直接理论计算的谐性力场经由其他分子转移来的经验校正因子校正后,提供了甲硝胺振动基频的预测.预测值和甲硝胺分子在气相中的振动光谱实验值之间的平均偏差为31cm^-1.为了获得更合适的气相甲硝胺振动力场和预测它的同位素衍生物的振动光谱,我们优化了一组新的校正因子,使理论值和实验值的平均偏差减为8.9cm^-1.用这组校正因子得到的力场预测了三个同位素衍生物的振动光谱,其同位素位移的理论预测值和实验值符合良好.     

Aun (n＝2～20)团簇的遗传算法和密度泛函方法研究

在遗传算法和Gupta多体势系统地搜索金属团簇初始结构基础上, 应用密度泛函理论和基于局域密度近似 (LDA)或广义梯度近似(GGA)的超软赝势和投影扩充波(PAW)方法分别系统地研究了金属团簇Au_n (n≤20)的最稳定构型和电子性质. 发现LDA或GGA近似下, 最稳定构型存在一定的差异: LDA方法中, Au团簇最稳定构型从Au₇ 处就发生了从二维结构向三维结构的转化, 而GGA近似下Au₁₃的最稳定异构体仍然保持平面构型. 计算结果表明, 平均最近邻距、平均配位数和结合能随着尺寸的增大呈递增趋势, 而二阶差分能、费米能级、HOMO-LUMO能隙、垂直电离势和电子亲和势出现了明显的奇偶交替现象. 其结果丰富了目前对金团簇的理论和实验的研究.     

分子动力学模拟计算在通用图形处理芯片上的实现

将在计算生物分子中广泛应用的CHARMM力场应用于Windows computer cluster server(WCCS)环境下, 并实现了该力场及分子动力学模拟程序的通用显卡(GPU)并行计算. 对一些多肽链的动力学模拟结果显示, 与CPU计算相比, GPU计算在计算速度上有巨大的提升. 与64位Athlon 2.0G相比, 在NVIDIA GeForce 8800 GT显卡上的动力学模拟速度提高了至少10倍, 而且这个效率比会随着模拟体系及每块尺寸的增大而增大. 模拟体系的增大使得GPU并行单元的计算空载相对减少, 块尺寸的增大使缓存区尺寸相对减少, 单块计算效率得以提高. 在测试样本中, 该效率比最高可达到28倍以上. 利用GPU计算还对一条含有397个原子的多肽链进行了分子动力学模拟, 给出了氢键分布随时间的变化结果.     

分子态氧在Ag(110)面上的吸附构型、吸附态和吸附能的CM和DAM从头算研究

本文分别用原子簇模型(CM)和浸入吸附原子簇模型(DAM)的从头算方法,研究了分子态氧在Ag(110)面上的化学吸附构型,吸附态和吸附能.以Ag_6O_2为模型体系,对O_2在Ag(110)表面长桥位(LB)化学吸附的研究表明:二个最低能态是~1A_1和~3A_2,它们分别对应在[110]槽位吸附的过氧分子O_2~(2-)和在[001]方向吸附的超氧分子O_2,理论优化的吸附构型和实验测量分析结果非常一致.由于CM方法忽略了金属本体的影响,所得吸附能明显低于实验值(甚至是负值),而DAM方法得到正的吸附能,且相当接近于实验值38.9kJ/mol,其中[110]槽位吸附更为稳定.     

苯在Si(111)-7×7表面化学吸附的理论研究

采用两种大小不同的原子簇模型Si_(30)H_(28)和Si_(13)H_(16)，分别用两层 ONIOM方法（对较大原子簇）和普通量子化学方法（对较小原子族）考察了苯分子 在Si(111)-7 * 7表面的化学吸附。对三种可能的吸附物种分别用DFT或HF方法进行 了计算。通过大小原子簇吸附物种的吸附能以及几何构型优化参数的比较发现，对 于稳定的吸附物种，较小的原子簇基本上可以代替较大的原子簇进行计算，而对于 不太稳定的吸附物种，就不得不考虑周边原子的影响。计算结果表明苯在Si(111)- 7 * 7表面的主要吸附种是双σ成键的1，4加成产物，不稳定的单吸附物种可能是 1，4加成物种的前驱态。     

银表面甲醇氧化反应机理的ab initio计算研究 1: 银表面静态吸附物种的几何构型和吸附性质

本文用原子簇模型(CM)的从头计算方法, 计算了银表面甲醇氧化反应中的静态吸附物种的优化几何构型及吸附性质。计算表明在清洁银表面甲醇、甲醛只存在物理吸附; 当表面存在吸附氧原子时, 甲醇可在银表面形成两种分子态吸附;甲醛与表面羟基OH(a)或氢原子H(a)共存时在银表面能够形成化学吸附, 且CH2O(a)极易与O(a)反应生成深度氧化中间体η^2-甲二氧基; 中间产物甲氧基在无氧的银表面能够形成稳定吸附, 在富氧银表面极易进一步氧化脱氢生成产物甲醛。通过计算与实验结果的对照, 我们对反应机理作了初步讨论。     

用GGA泛函方法研究苯分子在石墨(001)表面的吸附

采用GGA近似的PW91泛函,在周期性边界条件下,使用平面波基组和超软赝势,研究了一系列的苯分子在石墨表面的吸附构型.我们发现苯分子之间的相互作用对苯在石墨表面的吸附能有较大影响,平行和垂直吸附构型分别在3×4和2×4超元胞中得到最大的吸附能.由于垂直吸附的苯分子之间相互作用较强,因此在较大的覆盖度下,苯分子将倾向于垂直吸附在石墨的表面.     

银表面甲醇氧化反应机理的ab initio计算研究 Ⅰ.银表面静态吸附物种的几何构型和吸附性质

本文用原子簇模型(CM)的从头计算方法,计算了银表面甲醇氧化反应中的静态吸附物种的优化几何构型及吸附性质.计算表明在清洁银表面甲醇、甲醛只存在物理吸附;当表面存在吸附氧原子时,甲醇可在银表面形成两种分子态吸附;甲醛与表面羟基OH_(a)或氢原子H_(a)共存时在银表面能够形成化学吸附,且CH_2O_(a)极易与O_(a)反应生成深度氧化中间体η~2-甲二氧基;中间产物甲氧基在无氧的银表面能够形成稳定吸附,在富氧银表面极易进一步氧化脱氢生成产物甲醛.通过计算与实验结果的对照,我们对反应机理作了初步讨论.     

乙烷在V2O5(001)表面深度氧化反应机理的周期性密度泛函理论研究

采用周期密度泛函理论研究了V₂O₅ (001)表面乙烷深度氧化过程.结果表明,乙醛是主要的副产物,且脱附态的乙醛能很容易被氧化成乙酸,但多数乙醛在从表面脱附前已被氧化成CO_x.显然,在乙烷氧化脱氢反应的最终产物CO_x主要来源于乙醛.