Geometric formulations and variational integrators of discrete autonomous Birkhoff systems

The variational integrators of autonomous Birkhoff systems are obtained by the discrete variational principle. The geometric structure of the discrete autonomous Birkhoff system is formulated. The discretization of mathematical pendulum shows that the discrete variational method is as effective as symplectic scheme for the autonomous Birkhoff systems.     

关于左手性介质几何光学的研究(一)

根据几何光学中的费马原理和完善成像原理研究了光线经过正负折射率界面时的传播特性,推导了单负折射率完善成像的曲面方程,讨论了单块负折射率透镜成像特性的一些缺陷及改进方案,依此指出了最短时间原理的适用范围的局限性和利用左手性介质制作光学器件的优越性,为进一步研究左手性介质的光学特性和相关光学器件设计提供了理论基础.     

MgxZn1-xO结构性质

采用第一性原理计算模拟了不同组分的Mg_xZn_1-xO半导体混晶的晶格常数、总能、结构,以及禁带宽度的变化。计算结果显示,随着Mg组分的增加,晶格常数逐渐减小,晶体逐渐偏离纤锌矿结构。对各种不同的Mg原子排列情况进行比较认为,Mg_xZn_1-xO的结构随组分x的增大,发生从纤锌矿到岩盐矿的结构相变的可能性高于发生相分离。另一方面,禁带宽度随组分增大主要由价带顶的移动所致。进一步分析Mg原子各种电子态对价带的影响表明,Mg对价带顶附近能带的贡献依次来自p、d、s态电子。随着组分x的增加,p态电子在价带顶附近的密度明显提高,说明sp轨道杂化不但对晶体的几何结构产生影响,而且对其电子结构也起重要作用。     

热质的运动和传递-最低热质能耗散原理和热质运动方程

过增元基于质能方程提出了热质的概念.在非平衡热力学中,存在最低能量耗散原理,根据该原理可以导出热传导,扩散及粘性流动等不可逆输运过程的方程式.当采用热质模型对传热现象进行描述时,发现热质的运动也满足最小作用量原理:最低热质能耗散原理,根据该原理可以推导得出热质运动的动量守恒方程。     

SiO2-羟基表面上金属原子的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了SiO2-羟基表面上几种金属原子的吸附性质,发现In和Ga在SiO2-羟基表面上的结合很弱,而Fe,Co,Ni在该表面上与Si,O形成强的化学键.等势能面和扩散势垒计算表明In(Ga)的扩散激活能只有0.1-0.3 eV,表明这两种原子容易在表面上扩散.这些结果可以定性地解释纳米合成中的一些实验现象.     

FeMnP_(1-x)T_x(T=Si,Ga,Ge)系列化合物机械性能的第一性原理研究

以密度泛函理论为基础,使用投影缀加波方法、VASP程序包研究了FeMnP_(1-x)T_x(T=Si,Ga,Ge)化合物的力学性质,结果表明FeMnP_(1-x)Ga_x化合物的晶格参数、弹性常数和电子结构与FeMnP_(1-x)Ge_x化合物比较接近,同时该化合物在力学上稳定,是预期具有较大的磁熵变和高磁热效应的材料.依据Pugh判据,FeMnP_(0.67)T_(0.33)(T=Si,Ga,Ge)化合物具有良好的延展性,三者之中FeMnP_(0.67)Ga_(0.33)韧性最好,FeMnP_(0.67)Si_(0.33)韧性相对较差,说明Ga替代P可改善此类化合物的机械性能.最后从化合物体系电子总态密度随不同掺杂T原子的演化规律解释了自洽计算得到的弹性常数的变化规律.     

合金元素对钢中NbC异质形核影响的第一性原理研究

为了探索不同合金元素对Nb C异质形核的影响,本文利用第一性原理研究了合金元素X(X=Cr,Mn,Mo,W,Zr,V,Ti,Cu和Ni)对ferrite(100)/Nb C(100)界面性质的影响,并且分析了上述合金元素掺杂前后界面的黏附功、界面能和电子结构.研究结果表明,Cr,V和Ti掺杂的界面具有负的偏聚能,说明它们容易偏聚到ferrite/Nb C界面,但Mn,W,Mo,Zr,Cu和Ni却难以偏聚到此界面.当Mn,Zr,Cu和Ni取代界面处的Fe原子后,界面的黏附强度降低,即这些合金减弱铁素体在Nb C上的形核能力.然而Cr,W,Mo,V和Ti引入界面后,其黏附功比掺杂前的界面要大,且界面能均降低,即提高了界面的稳定性.因此,W,Mo,V和Ti,尤其是Cr,能够有效地促进铁素体形核和细化晶粒.电子结构分析表明,Zr和Cu引入界面后,界面处的Zr,Cu原子和C原子的相互作用变弱;然而Cr和W引入界面后,Cr,W和C原子之间形成了很强的非极性共价键,提高了ferrite/Nb C界面的结合强度.     

W_(20)O_(58)(010)表面氢吸附机理的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,在广义梯度近似下,研究了W_(20)O_(58)晶胞、W_(20)O_(58)(010)表面结构及其氢吸附机理.计算结果表明:W_(20)O_(58)晶体理论带隙宽度为0.8 eV,为间接带隙,具有金属性.W_(20)O_(58)晶体中W—O共振较强,以共价键居多.W_(20)O_(58)(010)表面有WO终止(010)表面和O终止(010)表面,表面结构优化后使得W—O键长和W—O—W键角改变,从而实现表面弛豫.分别计算了H_2分子吸附在WO终止(001)表面和O终止(001)表面的WO-L-O_(1c),WO-V-O_(1c),WO-L-O_(2c),WO-V-O_(2c),O-L-O_(1c)和O-V-O_(1c)六种吸附构型,其中WO-L-O_(1c),WO-V-O_(1c)和WO-L-O_(2c)这三种吸附构型不稳定;而WO-V-O_(2c),O-L-O_(1c)和O-V-O_(1c)这三种吸附构型都很稳定,H_2分子都解离成两个H原子,吸附能均为负值,分别为-1.164,-1.021和-3.11 eV.WO-V-O_(2c)吸附构型的两个H原子分别吸附在O和W原子上;O-L-O_(1c)吸附构型的两个H原子,一个与O原子成键,另一个远离了表面.其中O-V-O_(1c)吸附构型最稳定,两个H原子失去电子,为O原子提供电子.分析其吸附前后的态密度,H的1s轨道电子与O的2p,2s轨道电子相互作用,均形成了一些较强的成键电子峰,两个H原子分别与O_(1c)形成化学键,最终吸附反应生成了一个H_2O分子,同时产生了一个表面氧空位.     

浅析电磁感应原理

电磁感应原理在现代电工技术、电子技术以及电磁测量等方面有广泛的应用,是中职机电专业学生学习后续电类专业技术课程的理论基础。学习中职物理电磁感应的基本原理,要以实验现象为依据,着重理解关于电磁感应的三个基本问题。     

First-principles studies of the vibrational properties of amorphous carbon nitrides

Raman spectra of amorphous carbon nitride films (a-C:N) resemble those of typical amorphous carbon (a-C), and no specific features in the spectra are shown due to N doping. The present work provides a correlation between the microstructure and vibrational properties of a-C:N films from first principles. The six periodic model structures of 64 atoms with various mass densities and nitrogen contents are generated by the liquid-quench method using Car-Parinello molecular dynamics. By using Raman coupling tensors calculated with the finite electric field method, Raman spectra are obtained. The calculated results show that the vibrations of C=N could directly contribute to the Raman spectrum. The similarity of the Raman line shapes of N-doped and N-free amorphous carbons is due to the overlapping of C=N and C=C vibration bands. In addition, the origin of characteristic Raman peaks is also given.