原子结构的几种处理方法及其比较

主要论述了处理原子结构问题中常见的几种处理方法,着重论述了全实加关联的理论方法,对这几种方法进行了比较,并总结出它们在处理原子结构问题中的优点和缺陷.     

From self-assembly to quantum guiding: A review of magnetic atomic structures on noble metal surfaces

Recent advances in the study of magnetic atomic structures on noble metal surfaces are reviewed. These include one- dimensional strings, two-dimensional hexagonal superlattices, and novel structures stabilized by quantum guiding. The combined techniques of low-temperature scanning tunneling microscopy, kinetic Monte Carlo simulations, and ab initio calculations reveal that surface-state-mediated adatom-step and adatom-adatom interactions are the driving forces for self- assembly of these structures. The formation conditions are further discussed by comparing various experimental systems and the kinetic Monte Carlo simulations. Using scanning tunneling spectroscopy and tight-binding calculations together, we reveal that the spectra of these well-ordered structures have characteristic peaks induced by electronic scattering processes of the atoms within the local environment. Moreover, it is demonstrated that quantum confinement by means of nano-size corrals has significant influence on adatom diffusion and self-assembly, leading to a quantum-guided self-assembly.     

封面说明

我们在本刊今年的封面上,纪念卢瑟福和玻尔这两位物理学大师先后相承的工作(即卢瑟福的原子结构的行星模型和玻尔的量子化的原子结构理论)以及他们二人的结识、合作百年.     

“基于尺度再探原子结构”的教学设计与实施*

教学设计阶段首先进行原子结构学科理解研究,通过阐释如何基于原子核认识原子的构成,如何基于核外电子运动认识原子的结构这2个本原性问题,对主题大概念原子结构模型进行本原性、结构化地理解。继而从教学目标和教学思路设计、教学实施过程、学生收获、教师反思及专家评价等方面,系统地呈现了基于学科理解的“素养为本”“基于尺度再探原子结构”课堂教学的研究过程。     

H_5~+的几何构型及电子激发态研究

本文使用组态相互作用(CI)与多组态自洽场(MCSCF)相结合的方法,对H_5~+进行了研究。得到H_5~+为H_3~+·H_2复合体的新构型,属C_2点群。且给出了H_5~+的电子激发态能量。     

Self-consistent field theory of adsorption of flexible polyelectrolytes onto an oppositely charged sphere

The adsorption of flexible polyelectrolyte （PE） with the smeared charge distribution onto an oppositely charged sphere immersed in a PE solution is studied numerically with the continuum self-consistent field theory. The power law scaling relationships between the boundary layer thickness and the surface charge density and the charge fraction of PE chains revealed in the study are in good agreement with the existing analytical result. The curvature effect on the degree of charge compensation of the total amount of charges on the adsorbed PE chains over the surface charges is examined, and a clear understanding of it based on the dependences of the degree of charge compensation on the surface charge density and the charge fraction of PE chains is established.     

包含过渡区的等离子体电子状态方程的理论研究

在改进的平均原子模型的基础上,在中心场近似下用分波法来处理部分自由电子密度分布函数,提高了电子波函数、电子占据数等原子参数的计算精度.通过平均近似处理,给出了劈裂的能带,从而改善了物质电子状态方程的计算精度.作为算例,计算了Mo,Au等元素的原子能量、电子压强、熵及定容热容. 关键词： 自洽场原子结构 原子能量     

自洽的相对论微观光学位研究

在Dirac-Brueckner计算由于忽略负能态引起解的不唯一性可以根据Hugenholtz-Van Hove定理,要求核物质在饱和密度处每个核子的分离能等于费米能来给出限制.选取核子饱和结合能为E_B/A=－15.8MeV,自洽计算得到核物质的饱和密度k_f=1.41fm^－1以及有效质量为m*/m=0.52,核的不可压缩系数K=280MeV.利用热力学第一定律可以得到自洽的有效质量(实的标量位)和每个核子的平均结合能随核密度的分布,采用现实的核子-核子相互作用的Bonn位,解RBBG方程得到核在介质中的矢量位,它与动量的依赖关系是很弱的.用这种新的自洽的相对论微观光学位我们进一步讨论了核子-核散射的微分截面和自旋观测量.     

高分子链在球内表面上的吸附/排空转变

应用自洽场理论(SCFT)研究了受限于球内的高分子溶液的结构,重点关注高分子链在受限壁附近的行为.根据自洽场理论数值计算结果,讨论了球半径、高分子与球限制壁的相互作用、高分子平均浓度等因素对球内高分子浓度分布的影响.从高分子浓度分布和吸附/排空层厚度可以发现,在一定的条件下,受限的高分子在受限壁上会发生吸附/排空转变.吸附/排空转变与受限球大小、高分子链长和平均浓度,以及高分子链与受限壁之间相互作用都有关系.理论预测发生吸附/排空转变时的高分子与球限制壁的临界相互作用参数与链长的倒数成线性关系,且斜率与球半径有关.限制球越小,要发生吸附/排空转变,需要高分子与球之间有更大的临界吸引能.     

创立量子力学的睿智才思(续2)——纪念矩阵力学和波动力学诞生80～81周年

1922年前后玻尔-索末菲的旧量子论在原子结构理论上取得辉煌成就的同时，它的致命弱点也开始暴露出来．反常塞曼效应是其一，原子光谱的多重线结构是其二，更不要说氢分子离子H2^＋问题了．一时多少杰出的物理学家为这些问题绞尽脑汁，设计了各种物理模型，提出一些“代用（德文Er-satz）”理论，诸如海森伯和泡利的Zwang之类，到头来还只得愁眉以对，一筹莫展．无怪乎海森伯把反常塞曼效应叫做“光谱项的动物学和塞曼植物学（Term Zoology and Zeeman Botany）”，意即在这个领域里物理学家只能像生物学家那样记录现象和描绘事实，提不出像样的理论．到1925年下半年，人们手里有了矩阵力学，问题是否可以解决了呢？万事俱备，只欠“东风”，那就是“自旋”．