铂纳米晶在升温过程中结构演化与熔化特征的原子级模拟研究

采用分子动力学方法结合量子修正Sutton-Chen型多体力场,对由{100}面和{111}面构成的十四面体Pt纳米晶在升温过程中的热稳定性和熔化机制进行了计算机模拟研究,并引入统计半径和Lindemann指数来分析它的结构和形状演化过程. 结果表明：该纳米晶在1500 K时形状开始发生变化,并在1700 K时转变为球形. 铂纳米晶粒在1500 K时开始出现表面预熔,在1650 K时表面完全熔化并开始向内部传播,最终在1730 K时整体熔化为液态粒子. 表面预熔的出现对形状转变的发生是有利的. 关键词： 纳米晶 结构 熔化 分子动力学     

Surface energetic and bonding characteristics of tetrahexahedral platinum nanocrystals enclosed by high-index facets

This paper uses a molecular static approach with a many-body potential to investigate the surface energetic and bonding characteristics of tetrahexahedral platinum nanocrystals enclosed by high-index facets such as 210, 310, 410, 520 and 730. It mainly focuses on the effect of crystal size and surface Miller index on these characteristics. The results show that the surface energy and dangling bond density increase with decreasing diameter of tetrahexahedral nanocrystals and generally show an order of 210 > 730 > 520 > 310 > 410. However, this order is not valid at crystal sizes below 7~nm or so. The results of corresponding surfaces are also presented for comparison.     

InSb的Li嵌入电压轮廓曲线从头计算

InSb是很有应用前途的Li离子电池非碳类负极材料. 使用基于密 度泛函理论的第一原理赝势法，计算了InSb 在Li嵌入时的125种不同情况下的总能、形成能 以及平衡体积等，进而参考电压轮廓实验曲线，筛选出了若干条理论上可能的反应路径，得到了Li嵌入时的电压轮廓曲线. 结果表明，从体InSb相到Li＿3Sb相之间没有中间经历五个相及五个相以上的反应路径；中间经历一个相的最可能反应过程为Li+In＿4Sb＿4→Li＿1In＿4Sb＿4,11Li+Li＿1In＿4Sb＿4→Li＿12Sb＿4+4In；中间经 历四个相的仅有一条反应路径：Li+In＿4Sb＿4→Li＿1In＿4Sb＿4,2Li+Li＿1In＿4Sb＿4→ Li＿3In＿4Sb＿4,4Li+Li＿3In＿4Sb＿4→Li＿7In＿3Sb＿4+In,3Li+Li＿7In＿3Sb＿4→Li＿10In＿2Sb＿4+In,2Li+Li＿10In＿2Sb＿4→Li＿12Sb＿4+2In. 关键词： InSb Li嵌入 电压轮廓曲线 从头计算     

锂离子电池负极材料CuSn的Li嵌入性质的研究

使用基于混合基表示的第一原理赝势法，研究了锂离子电池非碳类负极材料CuSn的Li嵌入时的形成能以及相应的电子结构.还给出了Li嵌入时的体积变化，能带结构、电子态密度以及电荷密度分布等性质, 并讨论了CuSn作为负极材料的特点.计算发现，Cu-Sn化合物在闪锌矿结构时，Li嵌入主体材料时的嵌入形成能大致在3.5eV附近. 关键词： 锂离子电池 负极材料 CuSn 电子结构     

简单金属Al原子链的磁性

使用密度泛函理论下的第一性原理方法,研究了纳米尺度下简单金属Al原子链的磁性．计算结果显示,一维的Al原子链无论是在线性链还是锯齿形的结构下都有可能表现出磁性,但是这些磁性都是在原子键长被拉伸的情况下才会出现．通过原子轨道相互作用的图像,配合电子状态密度的计算和Stoner判据,解释了一维Al原子链磁性产生的原因． 关键词： 磁性 Al原子链 第一性原理计算     

Ag原子链的结构稳定性和磁性

采用第一性原理方法研究了Ag原子链的结构稳定性和磁学性质.在结构稳定性方面,计算了线性链、平面之字型、梯型和三条线性原子链组成的T型等链式结构.结果表明,线性原子链的结合能最小,结构最不稳定性;T型结构的结合能最大,结构最稳定.所有这些一维结构的原子间键长都小于Ag体材料的键长,表明一维下原子间的成键比体材料时更强.对Ag线性原子链的磁性计算表明,线性Ag原子链在平衡状态下并不表现出磁性,但是当原子链的原子键长被压缩了约52%时,体系可表现出铁磁性.通过Stoner判据和原子轨道相互作用图像,解释了这种磁性出现的原因. 关键词： Ag原子链 结构稳定性 磁性 从头计算     

Ni,Al及其合金的一种嵌入原子势

嵌入原子势在金属材料的结构及其物性的计算机模拟方面仍然有着重要的作用.针对面心立方结构的镍、铝及其合金,我们拟合了一种简单形式的嵌入原子势.势参数的拟合使用了相应材料的晶格常数,结合能、空位形成能以及三个弹性常数C_(11),C_(12),C_(44).除了一些高频部分的合理偏差之外,使用拟合的势参数得到的声子谱与实验结果符合良好.此外,得到的状态方程也与第一原理的理论结果很好地符合,说明了此嵌入原子势的可靠性.     

金属纳米线应力分布特征的原子级模拟研究

运用分子静力学方法结合量子修正Sutten-Chen多体力场研究了Ni纳米线在平衡状态下的应力分布特征，考虑了三种不同取向的纳米线，即轴线方向分别沿［100］，［110］和［111］方向的纳米线.计算的结果表明：由于表面张应力的作用，纳米线在弛豫过程中沿轴线方向长度发生收缩；纳米线从表面向中心区域呈现出由张应力向压应力连续分布的特征.随着纳米线直径的增加，纳米线的表面区域的张应力先上升，然后略有下降，并趋向一个非零的常值；而中心区域的应力则属于压应力，其值随着直径的增加显著地减小，并趋向于零值.无论是轴向     

Structural Stabilities of Ordered Nb4 Clusters on the Cu（111） and Cu（100） Surfaces

Based on first-principles calculations, we show that very high-density periodic arrays of Nb4 clusters with both the tetrahedron and quadrangle configurations can be stably absorbed on the Cu（111） and Cu（100） surfaces, with the quadrangle configurations more stable than the tetrahedron ones. The strong covalent bonding between atoms within the Nb4 clusters contributes to the stability of Nb4 adsorptions on the Cu surfaces. The energy barriers for the tetrahedron to the quadrangle-Nb4 on Cu（111） and （100） are around 1.21 eV and 0.94 eV/cluster, respectively. The stable adsorption of high-density Nb4 on these surfaces should have important applications.     

二维全同Nb4团簇在Cu(100)表面的结构稳定性和电子性质

使用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法和超原胞模型,研究了吸附在Cu(100)表面上的二维有序排列的幻数团簇Nb4的结构稳定性及其电子结构性质.计算表明,四面体结构和平面的菱形结构的Nb4团簇都可以稳定地吸附在Cu(100)表面上,这个体系很可能有重要的应用前景.在Cu(100)表面上,菱形结构的Nb4比四面体结构的Nb4更稳定,从Nb4团簇的四面体结构到菱形结构,需经过的势垒高度约为0.94 eV/团蔟.电子结构的计算表明,在Nb4吸附后,Cu(100)表面与Nb4团簇间有明显的电荷重新分布,表面Cu原子的电子态密度也明显改变.