一、氢原子电子云的蒙特卡罗模拟（论文文献综述）
刘俊亮[1]（2021）在《高电荷态重离子与原子近距离剧烈碰撞的快反冲离子动量谱学方法研究》文中进行了进一步梳理高电荷态重离子与原子近距离剧烈碰撞指碰撞时两核足够接近以至于炮弹离子和靶原子的K或L壳层轨道相互贯穿的一类碰撞。此时,碰撞前后体系总动能的变化（即Q值）和反冲离子获得的动能都比较大（甚至高达ke V量级）,是一种“剧烈”的深度非弹性碰撞过程。然而,当前的相关实验研究仍限于传统的散射离子、反冲离子能谱及角分布测量,或二者的符合测量,难以高效的获得更精细的物理信息。本工作针对高电荷态重离子与原子近距离剧烈碰撞过程,提出了一种全新的快反冲离子动量谱学（FRIMS）技术。为了将能量为ke V量级的快反冲离子从巨量的远距离碰撞事件中挑选出来,FRIMS采用了电场方向与入射束流有一定夹角的电场布局。我们通过大量的计算和模拟工作分析了由反冲离子的飞行时间和落点位置测量误差引起的重建误差,并以此为依据确定了快反冲离子动量谱仪的几何结构和布局。在此基础上,研制出了第一版快反冲离子动量谱仪。研制期间主要工作包括谱仪电场的仿真优化、Φ36定时探测器的研制、基于交叉像素块阳极的Φ106二维位置灵敏探测器的研制和基于双层条形阳极的Φ106二维位置灵敏探测器的研制工作。然后,根据测试结果对谱仪的入射束流准直系统进行了改进,并对实验终端进行了升级改造。之后进行了两次测试实验,实验中观测到了快反冲离子,但是由于存在大量的背景噪声,导致散射离子和反冲离子的随机符合率明显高于真实计数。我们重新优化了谱仪的结构以提高谱仪内部的真空度,进而降低本底噪声。同时为了减小符合测量的开窗时间,重新研制了一套基于金属条形阳极的Φ106二维位置灵敏探测器。目前,改进的装置正在测试中,将于近期开展新一轮的测试实验。本工作还开展了经典轨道蒙特卡罗模拟的初步工作,提出了一种基于微正则分布的产生氢原子中电子初态的新方法;并以此计算了质子与氢原子碰撞过程的电离截面和电子俘获截面,得到的结果与其它计算方法以及实验结果都符合的较好,下一步将扩展到多电子的原子。此外,为了得到更接近量子力学结果的电子初态分布,我们采纳J.P.Dahl等人的方法分别利用Wigner相空间分布和Husimi相空间分布抽样得到了基态氢原子中束缚电子的位置和动量分布,并研究了两个分布的含时演化情况。
李磊[2]（2021）在《含羟基小分子在ZnO（11（？）0）非极性表面吸附行为及机制研究》文中研究指明氧化锌（ZnO）作为一种常见的金属氧化物,被广泛应用于日常生活和工业生产之中。在诸多工业反应都涉及的多相催化领域,ZnO作为许多新型复合催化剂的重要组成部分,发挥着至关重要的作用。在过去几十年里,虽然关于ZnO材料各方面性质已有大量研究报道,但人们对ZnO材料表面发生的各种反应过程和机制仍缺乏清晰且统一的认识。近年来,快速发展的表面分析表征技术为人们深入研究材料的表面结构与性质以及表面发生的物理化学反应提供了日益有效的技术手段。本工作中,我们利用以扫描隧道显微镜（STM）和X射线光电子能谱（XPS）为主的原位表面分析实验手段结合基于密度泛函理论的第一性原理计算的综合方法,对ZnO（11（?）0）非极性面的表面原子结构以及甲醇合成催化工业中涉及到的重要小分子（水和甲醇）在该表面的吸附行为及机制进行了深入研究,研究结果将为在分子水平理解ZnO在重要多相催化反应中所起关键作用提供基础数据。本论文的主要研究内容及结果如下:1.在超高真空腔内,通过氩离子溅射和后退火工艺反复处理ZnO单晶样品,获得了原子级平滑的ZnO（11（?）0）非极性表面。利用表面分析手段系统地表征了该表面的原子排布结构及成分。结果表明:该表面为无重构的（1×1）ZnO（11（?）0）非极性表面,表面矩形台阶边缘均沿[0001]或[1100]晶向伸展;高分辨STM图像清楚地显示表面原子排列规整,“锯齿状”原子链沿[0001]晶向延伸,“明亮”原子链上仅存在少量暗点,表明ZnO（11（?）0）表面缺陷较少;结合理论计算,我们进一步研究了 ZnO（11（?）0）表面可能存在的表面点缺陷类型,发现表面原子相较于体相原子更易缺失,且相较于表面锌空位和锌氧对空位,表面氧空位更易出现。2.基于获得的ZnO（11（?）0）清洁表面,通过监测水分子在该表面形成单层水覆盖层的完整吸附过程,详细研究了水分子在该表面的吸附行为,着重探讨了随覆盖度变化,水分子吸附模式转换的规律及机制。结果表明:单个H2O通过与表面Zn3c原子和O3c原子分别形成OH2O-Zn3c配位键和HH2O-O3c氢键,以分子态稳定吸附在ZnO（11（?）0）表面;水分子吸附在表面后,引起吸附位点周围表面原子向水分子靠拢,该表面原子弛豫使吸附位点周围Zn3c对后续水分子的吸附能降低,抑制了水分子团簇的形成,因此在较低覆盖度下,水以单分子形式分散吸附在ZnO（11（?）0）表面;当达到满层覆盖度时,水以一半解离、一半分子态吸附在ZnO（11（?）0）表面,形成（1×1）稳定的水吸附层结构。从少量分子至构成满覆盖层的吸附过程中,水吸附模式从纯分子态吸附转变为分子态与解离态吸附共存。通过原位XPS测试与理论计算相结合,进一步确定了水分子在ZnO（11（?）0）表面发生解离反应的临界覆盖度约为0.12ML。在低覆盖度下,水以分子态吸附在ZnO（11（?）0）表面时,水分子中的两个H原子通过O3c向ZnO表面注入比水分子中O通过Zn3c从表面获取了更多的电荷,引起ZnO（11（?）0）表面能带向下弯曲;当水覆盖度超过0.12 ML时,吸附于相邻原子链上近邻水分子之间对表面O3c原子的竞争（以形成氢键）促使部分水分子发生解离,解离产生的OH将从ZnO表面获得净余电荷（充当受主）,使分子态水吸附引起的能带弯曲效应逐渐释放直至消失。3.为了更加深入、全面地探讨小分子在ZnO（11（?）0）表面的复杂吸附机制,通过监测甲醇分子在ZnO（11（?）0）表面构成满覆盖层的完整吸附过程,详细研究了甲醇分子在ZnO（11（?）0）表面的吸附行为,并与水分子的吸附进行了对比研究。结果表明:从单个分子到形成满覆盖层的完整过程中,甲醇始终以分子态吸附在ZnO（11（?）0）表面,仅在沿[1100]晶向延伸的台阶边缘发生解离反应;由于单个甲醇分子仅与表面Zn3c原子和O3c原子分别形成OCH3OH-Zn3c配位键和单个HCH3OH-O3c氢键,相邻吸附甲醇分子的HCH3OH间不存在水吸附时两个HH2O对表面O原子的强烈竞争作用,因此甲醇始终以分子态吸附在ZnO（11（?）0）表面直至构成满覆盖层;吸附的甲醇分子将引起吸附位点周围表面原子略微向外扩张,这种表面原子弛豫促使后续吸附甲醇分子逐渐形成二维团簇结构。同样,甲醇以分子态吸附,也将向ZnO表面注入电子（充当电子施主）,引起ZnO（11（?）0）表面能带向下弯曲;而始终以分子态吸附的甲醇分子也使ZnO表面在分子吸附达到满覆盖层时具有较大程度的能带弯曲（约0.68 eV）。本论文中,我们通过对含羟基的两种小分子在ZnO（11（?）0）非极性、无缺陷表面吸附行为及机制的深入研究,揭示了含羟基小分子的吸附模式,以及相邻吸附分子中H原子对表面O3c原子的竞争作用对分子吸附模式的决定性影响,探明了吸附物/ZnO（11（?）0）界面处电荷转移的规律以及吸附对ZnO（11（?）0）表面电子能带结构的影响,为在分子层次理解甲醇合成催化、光催化水解制氢等多相催化过程中氧化锌表面所发生的微观反应过程及机制奠定了基础。
刘祎[3]（2021）在《氢在碳材料中的行为研究》文中研究指明现在高速发展的世界,新能源的寻找任务十分紧迫,聚变热核反应作为一种可以产生高额能量产出的物理反应,是一种不产生核废料的清洁反应,成为一种理想的能量来源。氢及其同位素是聚变反应中的关键物质。与常规化石能源不同,氢作为一种二次能源,需要通过能量的转化从其他能源中制取。作为一种能源,氢具有很多优秀的特点。而在聚变热核反应中,碳材料是一种常见的面向等离子体材料（Plasma Facing Materials,PFM）,经常与氢离子（质子）直接接触,其优势在于其活性低、热导率高、相对低Z元素它的成本低、相对高Z元素对等离子体的运行影响小。碳在自然界有两种重要的晶态方式:sp3杂化与sp2杂化,组成金刚石的化学键是以sp3键的微观电子云存在;石墨的化学键是以sp2键的微观形态结合。可以看到氢与不同碳基材料的相互作用具有特别的理论研究价值。基于探究氢与碳基材料的相互作用目的,本文工作包含两个主要部分:第一部分为金刚石的气相生长技术和氢离子注入实验,第二部分为基于第一性原理软件Materials Studio 2019的对微观建模的石墨与金刚石材料进行氢滞留模拟。在第一部分中,通过热丝化学气相沉积在石墨样本表面制备了金刚石薄膜,并且一系列表征办法对金刚石薄膜品质进行了表征分析。在薄膜样品中出现了天然金刚石的本征峰,并且存在少量非金刚石组分,说明实验成功在200×200×10 mm的石墨表面实现了金刚石化。之后,将下列两种样本:石墨样本、热丝化学气相沉积法制备了人造金刚石薄膜的样本,表面经200e V氢离子辐照10小时分别进行了氢离子注入实验,再通过表征手段分析获得的实验结果,得到结论:氢离子刻蚀后,石墨中的缺陷明显增加;在氢离子注入实验中,金刚石中的小颗粒和石墨成分将优先被刻蚀,而FTIR光谱中的C-H峰对比石墨明显减弱,对比石墨样本,说明抗氢蚀能力的提高,制备了金刚石薄膜的石墨表面氢滞留降低;在石墨表面沉积的人造金刚石薄膜在氢离子注入下可以有效地保持结构稳定,说明在石墨表面沉积的人造金刚石薄膜能够提高材料抗氢离子刻蚀性能。在第二部分中,使用Materials Studio 2019软件进行仿真模拟,核心内容是构建了体内氢滞留条件下的石墨（110）、体内氢滞留条件下的石墨（002）、体内氢滞留条件下的金刚石（111）和体内氢滞留条件下的金刚石（110）四种超胞（supercell）模型并切割出表面,并对各个结构进行了中精度的Geometry Optimization操作,后续计算并导出了差分电荷密度场、布居分布等数据。根据导出的模拟数据,分析氢对石墨/金刚石两种材料的微观影响。我们得到:氢通过改变了石墨的局部结构,并以与某些碳原子形成电子交流的方式滞留在石墨材料中;相比于石墨（110）结构,石墨（002）结构的氢滞留对本身的石墨层状结构影响更小;sp2杂化层状结构下可以滞留氢原子,但对于金刚石而言氢的滞留需要额外付出很大代价,如结构代价和能量代价,即想要在金刚石材料的前提下滞留一个氢需要的能量比在石墨中大得多;对氢原子不施加阻力的情况下,氢可由金刚石体内“运动”到了表面才令整体能量降为最低。结合第二章中两个实验获得的结论和第三章中软件模拟得到的结果,可以给氢离子注入实验的结论提供微观的理论支持,做出进一步阐释,证实了氢与两类碳基材料微观的相互作用,为新型PFM的开发提供了可靠思路。
吴雅仙[4]（2020）在《水压方向和电场方向对纳米通道过滤膜效率的影响研究》文中进行了进一步梳理水不仅是万物生存和发展的基本条件,也是国家的经济发展重要战略资源。虽然水占地球表面积的75%,但是世界上仍然有很多国家和地区的淡水资源非常匮乏,有效解决这个重大难题的两个主要途径是海水淡化和污水净化,实现这两种途径的技术方法有很多种,其中利用过滤膜技术是最经济、高效的。碳纳米管水通道具有天然的中空结构,近年来大量的理论和实验研究表明水在碳纳米管通道中的输运速度能达到宏观无滑移情况下的1000倍,碳纳米管无疑是制造高渗透率过滤膜的理想材料之一。水在受限的碳纳米管中具有很多奇特的性质,探究这些性质并阐明内在的物理机制对制造高效的碳纳米管过滤膜具有重要的理论意义和实用价值。为了进一步探究碳纳米管的相关输运性质,本论文主要研究了以下三个方面的内容:（1）静水压的方向对碳纳米管中水输运性质的影响。利用分子动力学模拟,研究发现在相同的静水压情况下,当水压的方向与管轴方向夹角不同时,产生的水流量也不同,令人感兴趣的是当水压与管轴方向夹角为45度时流量最大,约是夹角为0度时的3倍。分析揭示了当水压与管轴方向有夹角时,影响了管中水分子的平均占据数和氢键数,其中夹角为45度时平均氢键数和占据数最大,表明系统此状态最稳定,水链不容易断裂。另外,静水压的方向影响了水分子进出管子的难易程度,综合这些因素,夹角为45度状态有最大流量值。（2）静电场的大小和方向对纳米通道中水输运性质的影响研究。利用分子动力学模拟,考察施加不同大小和方向的静电场来研究碳纳米管中水分子的输运性质,模拟的所有体系静水压均为30 MPa,重点关注在相同场强情况下,对比静电场方向与z轴方向相同和相反对纳米通道中水的输运性质的影响。研究表明,在场强0.01<E0<0.6 V/nm范围内,相同场强情况下,静电场方向与水压方向相反E（-）比相同E（+）所产生的净水流量明显大很多,最高能达到2.4倍左右。分析表明,当沿管轴方向施加合适大小的静电场时,由于水分子是极性分子,水分子能沿着电场方向顺排,电场方向不同,管中水分子链的排列方向也不同,这会带来碳纳米管两端势垒差不同,E（-）方向电场更有利于水分子通过碳纳米管。（3）碳纳米管膜的制备和应用进展研究。碳纳米管薄膜是经过物理或化学方法,填充自由排列的碳纳米管阵列形成的二维碳纳米管网络结构。本研究综述了近年来碳纳米管膜相关研究,从碳纳米管膜的制备出发,简述了化学气相沉积法、LB（Langmuir-Blodgett）膜法、静电层层自组装技术,并介绍其在生物领域、光电纳米器件、水处理、海水淡化等领域的应用。本论文的研究结果对操控纳米水泵,发展高通量的纳米渗透膜,理解生物纳米通道,以及设计相关的纳米传感器都有重要的理论指导意义。
张凯[5]（2020）在《熔体静电纺丝电场力作用机制的分子动力学模拟研究》文中研究说明静电纺丝是一种利用高压电场将溶液或熔体加工成纤维的制造技术,具有广泛的应用前景。现有的有关静电纺丝的理论非常不完善,难以很好地指导静电纺丝工艺创新和优化。为此,本文基于聚丙烯的全原子模型和可极化粗粒度模型,利用分子动力学模拟,从分子水平上,研究了熔体静电纺丝的电场力形成和作用机制。主要研究内容和结论如下:（1）模拟了聚丙烯熔滴在强电场中的诱导极化效应及形变行为,分析了电场强度对熔滴的诱导偶极矩、形状、尺寸和微观结构的影响。模拟结果表明,强电场能够诱导熔体产生极化形成诱导偶极,并且这种诱导极化的偶极矩会随着电场强度的增强而线性增大。电场的施加不会对熔滴的形状产生显着影响但能导致熔滴膨胀,并且在垂直于电场的方向上膨胀得更大。这种行为的产生可能跟电场诱导聚丙烯主链上的侧链进行取向进而导致主链在垂直于电场的方向发生伸展有关。这些结果进一步说明,电场对熔体的诱导极化效应并不能在电场方向上形成足以拉伸熔体发生显着变形的电场力。因此,电场对聚合物熔体的诱导极化效应并不是熔体静电纺丝的主要作用机制。（2）模拟研究了电子、阴离子和阳离子在聚丙烯熔滴表面的吸附行为,分析了带电量、近程对势相互作用参数、带电粒子尺寸、温度等因素对吸附行为的影响,并用均方根涨落确定了带电粒子在熔滴上的吸附量。结果表明,电子能够较稳定地被吸附在聚丙烯熔滴上,并且吸附量比阴离子和阳离子都大。这说明聚丙烯熔体对电子比对阴离子和阳离子具有更强的吸引作用。这些结果同时表明,电子在电场力中所产生的电场力能够较有效地传递给聚丙烯熔体,进而使熔体进行运动和发生变形。另外,上述结果也更进一步地增加了熔体静电纺丝的电场力源于喷头金属表面逸出的电子的可能性。（3）为了构建聚丙烯的可极化粗粒度模型,提出了一种新的确定粗粒度模型对势相互作用参数的方法。该方法以不同温度下的密度作为参考,因此能确保所得参数具有较好的温度可迁移性。为了研究熔体静电纺丝的微观过程,利用此方法在现有的聚丙烯粗粒度模型基础上,首先构建了聚丙烯的温度可迁移粗粒度模型,然后进一步构建了聚丙烯的可极化粗粒度模型。通过实验数据对所构建的模型进行了验证,验证结果表明该模型具有较好的准确性和温度可迁移性,能够描述聚丙烯的密度和介电响应行为对温度的依赖关系。该模型不仅可应用于研究熔体静电纺丝的分子动力学行为,还能用来探索聚丙烯在强电场中的电流变学行为以及电致响应行为。（4）基于聚丙烯可极化粗粒度模型,模拟研究了电场驱动作用下电子在聚丙烯熔体中的扩散和迁移行为。结果表明,在不施加电场的情况下,电子在聚丙烯熔体中的扩散系数与聚丙烯基本相同。在施加电场之后,电子在矩形熔体中的迁移速率仍然很慢。这表明电子在聚丙烯熔体中,受高分子链的吸引和束缚作用较强,电子难于与聚合物分子发生相对运动。在纳米流体中这种束缚作用能够得到一定程度的削弱。这些结果进一步说明,在熔体静电纺丝过程中电场较难使电子向熔体表面聚集。
赵崇理[6]（2020）在《发展ABEEM可极化力场模拟水的液态和固态性质》文中指出水广泛存在于自然界中,具有许多奇特的性质,且学术界对水分子体系的结构仍在探索。鉴于之前开发的原子-键电负性均衡七位点ABEEM2004水分子模型更加准确的描述静电相互作用,本文同样在水分子的三原子位点基础上增加两个键位点和两个孤对电子位点。文中先构建了固定电荷TIP7P水分子模型。由于其计算量比可极化模型的小得多,因此可以应用于大规模体系的模拟。之后,浮动电荷的TIP7P/iABEEM水分子模型将TIP7P模型与ABEEM方法结合,可以模拟团簇、界面以及更多非匀相分子体系。水的TIP7P/iABEEM模型有以下特点:（1）采用了 iABEEM极化处理方法,使极化方程的计算复杂度降低到O（N）。假设单个独立水分子作为参考态,分子之间的相互作用引起的分子极化可以看成是对参考态的扰动。分子中每个位点电荷可以看成是参考电荷加上扰动电荷。各位点的扰动电荷仅随周围分子参考电荷位置的变化而变化。两个扰动电荷之间的作用被忽略后,引入一个大于1的极化效率因子来强化参考电荷与扰动电荷之间的相互作用,由此部分补偿之前的忽略。这样只需要通过计算简单的经验表达式即可获得扰动电荷。动力学每步都更新各位点的电荷,电荷的更新只直接取决于当前各位点的坐标,而与动力学前一步中位点的坐标没有直接联系,这保证了动力学积分时间的可逆性。（2）电荷之间在近程不再认为是库仑点电荷相互作用,引入阻尼函数描述电荷分散的情况。阻尼函数在远程的取值为1,即电荷位点相隔较远时仍按库仑点电荷模型处理;它在近程随距离减小而减小,可以有效降低近距离强静电相互作用,防止分子过度极化。（3）周期体系中,静电极化作用与Ewald方法融合以降低体系边界效应对电荷更新的影响。iABEEM方法具体实施在计算速度较快的SPME方法中。因此在较小体系（360个水分子）调节出来的力场参数可以用于更大体系,并且计算结果变化不大。（4）iABEEM方法在GROMACS软件包中实现,可以进行高效并行计算。GRO-MACS程序有系统的虚位点处理方案,可以方便地在分子模型中引入键位点、孤对电子位点以及π位点。iABEEM代码嵌入GROMACS程序,利用其中已有的AVX指令加速、线程级MPI并行等一系列高效算法保证了 TIP7P/iABEEM模型能快速模拟。例如104个TIP7P/iABEEM水分子在16核并行动力学模拟106步需要22小时。TIP7P模型调节参数用到的训练集有液态水的密度、汽化焓、热膨胀系数、等温压缩系数、等压热容和介电常数等性质。TIP7P/iABEEM模型调节参数用到以上液态性质之外,还包括水分子偶极矩、水分子团簇稳定结构及其能量等等。TIP7P模型比其他固定电荷水分子模型能模拟更多液态水的性质接近于实验值。TIP7P模型模拟得到了 277 K时最大密度1.0006 g/cm3和310 K时最低等温压缩系数。临界温度633 K和临界密度0.337g/cm3也分别接近于实验值647.096 K和0.322 g/cm3。TIP7P/iABEEM模型继承了 TIP7P模型在液态水性质方面的优良表现,同时能再现单分子的偶极矩,一个至六个水的团簇结合能与从头算偏差也小于10%。由于有可极化性,TIP7P/iABEEM模型在汽化焓、等温压缩系数、剪切粘度及常压冰的熔点等性质方面比TIP7P模型更有优势。然而TIP7P/iABEEM模型的气-液相平衡及临界参数稍逊于TIP7P模型,还需要进一步分析和改进。
王斌斌[7]（2020）在《液态氢化非晶合金玻璃形成能力及力学性能改善机理》文中研究说明非晶合金作为潜在的结构材料,需在保持高强度的前提下提升其塑性变形能力,但如大多数的材料一样,这两个性能总是相互排斥的。然而,通过采用液态氢化方法（一种在氢/氩混合气氛下进行的氢微合金化技术）,不仅能够制备出强度更高且塑韧性能更好的非晶合金,还同时提升了其玻璃形成能力。但是,目前对非晶合金无定形结构中原子排布隐藏序的有限理解无法从根本上洞悉上述现象的内在起源。为此,本论文的主要研究工作集中在:（i）对非晶无定形结构进行整体描述,并据此定义出非晶合金中软区的结构特征;（ii）氢微合金化后非晶合金玻璃形成能力改善的热力学、动力学以及结构因素;（iii）非晶合金所表现出的氢依赖变形行为的结构起源。首先,利用分子动力学模拟方法创建了不同非晶合金样品的三维原子模型,并根据配位多面体的向错密度将无定形结构中原子细分为六大类进行研究,发现在纳米尺度范围内存在一种规律性的空间分布花样,本文称之为“梯度原子堆垛结构”。非晶态局域结构表现为从松散原子堆垛到致密原子堆垛的渐变行为,相应的原子性能同样满足梯度演变规律。据此,非晶合金内部结构可具体分割成三类可识别区域:类固态区、过渡态区以及类液态区,每一个区域具有不同类型的原子。研究表明,类液态区原子与局域剪切转变位点的相关性最强,过渡态区原子次之,而类固态区原子（与类液态区原子的关联强度最低）对剪切转变的贡献最低。与“几何不稳定结构”模型不同,在本文所提出的非晶结构模型中,重点考察了中程序原子排布特点,从而能够明确出非晶中软区的结构成分,即类液态区原子和它们近邻原子的组合。这一发现有助于定量地比较不同非晶合金中软区的数量,为非晶合金独特的力学行为提供合理的解释。其次,采用分子动力学模拟原位研究了不同氢含量下Zr-Cu与Ni-Al体系的输运性质与原子结构对温度的依赖行为。从热力学角度来说,液态氢化后过冷液体的玻璃转变温度降低。与此同时,少量氢原子添加还会降低过冷液体的比热值,减缓比热随温度的变化幅度,并且增加体系的原子尺寸分散度与混合焓绝对值;这些均有利于非晶合金的形成。然而,从动力学角度来说,氢原子的存在会显着提升其周围原子的扩散能力,进而氢化过冷液体表现出更低的粘度;一般来说,这将阻碍非晶合金的形成。最后,从结构角度来说,氢化过冷液体在玻璃转变后不仅保留更多的类液态原子,还会形成更多的类固态原子,更易于形成长程无序的非晶结构。除此之外,少量氢原子添加会明显抑制晶体结构的形成,与实验观测结果相一致。简而言之,尽管氢化过冷液体表现出更明显的局域动力学不稳定性,但结构分析表明小尺寸氢原子的微合金化确实会提升非晶合金的玻璃形成能力,组成元素间的原子尺寸差异起到了决定性作用。再次,通过实验与分子动力学模拟相结合,系统地分析了氢微合金化后Zr-Cu基非晶合金内部原子尺度结构细节的变化规律,旨在识别出这一材料同时表现出高强度、塑性与韧性的结构起源。从多尺度力学实验与模拟结果来看,少量氢添加并没有诱发氢脆现象,而是对非晶合金的力学性能产生积极的影响。根据动态弛豫谱分析、电子结构分析以及模拟原子结构分析（基于“梯度原子堆垛结构”模型）,氢微合金化样品中会产生更多的高活性软区,增加了变形过程中剪切带的数量,进而变形能力得到改善;与此同时,氢微合金化样品中还会形成更强的结构基体,延缓剪切带萌生,对应强度的提升。最终,与未氢化样品相比,氢微合金化样品表现出更高的屈服强度、更大的屈服应变与断裂应变。最后,采用分子动力学模拟方法,对Zr35Cu65与Zr65Cu35非晶体系进行单变量对比性研究,以探讨Zr基非晶合金的氢微合金化力学行为是否取决于氢化物形成元素的含量。尽管二者的强度和变形能力在氢微合金化后均表现出上升的趋势,但低Zr含量氢微合金化样品的力学性能改善效果更为明显。在这两个体系中,构型势能与柔性体积分布都分别遵循相似的氢依赖变化趋势;所有的氢微合金化合金不仅具有更多稳定且柔性体积更小的原子,还同时拥有较大比例的易激活原子。然而,基于“梯度原子堆垛结构”模型的原子尺度分析表明,相比于Zr65Cu35体系,少量氢原子添加能够促使Zr35Cu65中形成更多的软区以及更强的结构基体,进而表现出更大的强度与变形能力优化幅度。本文研究结果对认识非晶结构不均匀性,理解玻璃转变本质,揭示非晶态材料结构-弛豫行为-力学性能的关联机制以及开发大尺寸高强韧非晶合金具有重要意义。
宋冉[8]（2020）在《葡萄糖和纤维二糖第一水合壳层结构及光谱特征分析》文中研究说明光谱分析是一种快速、准确检测物质成分和含量的有效方法,因此在工程实践中应用广泛。随着计算机技术的发展,利用量子化学方法开展光谱分析对探究分子体系结构特点和光谱特征更为方便,因此在光学工程领域得以迅速发展。在众多量子化学计算方法中,基于蒙特卡罗的全空间搜索方法可以保证在没有任何外加限制的基础上得到分子体系的所有可能结构,然后结合构型优化、高阶单点能计算以及重叠基组校正等计算过程,将结果进行整理分类和研究分析后,最终得到分子体系的代表构型,进而获取分子的稳定结构和光谱信息,这些对分析分子的组成成分、结构特点和性质功能等方面有着非常重要的意义。通过借助该方法,我们可以成功开展生物分子空间结构和溶液环境下溶质分子与溶剂分子之间微观相互作用以及光谱性质等方面的研究。本论文的主要内容包含如下几个方面:1.利用基于蒙特卡罗的全空间搜索方法研究了葡萄糖分子的空间结构特点,该方法与传统的生物分子体系空间结构的研究方法不同,所产生的初始结构更为随机和全面,因此确保了结果的准确度。该方法将全空间搜索得到的所有可能结构进行量子化学计算之后,分析整理计算结果,最终得到葡萄糖分子的两个代表构型Glc A和Glc B。结合光谱分析对比两个代表构型的结构以及光谱振动特征。2.在气相下葡萄糖分子的结构特征和光谱特性的基础上,分析讨论了葡萄糖分子的水合物结构特点,并完成了葡萄糖分子的第一水合壳层结构模型的研究。通过对比发现Glc·（H2O）n-1与Glc·（H2O）n（n=1～15）各阶段代表构型在结构上的联系,因而提出在Glc·（H2O）n-1最稳定代表构型的基础上,通过全空间搜索产生Glc·（H2O）n稳定性代表构型的方法,最终组建出完整的葡萄糖第一水合壳层结构模型。最后,分析总结了CPCM模型（Conductor-like Polarizable Continuum Model）下的葡萄糖分子、气相下的葡萄糖分子第一水合壳层结构和CPCM模型下的葡萄糖分子第一水合壳层结构的拉曼光谱特征,分别确定出不同水溶液模型的特点。3.在葡萄糖第一水合壳层结构的研究基础上,借鉴葡萄糖分子水合位的特点,我们研究了纤维二糖水合物的结构特征。在Cel A周围不同水合位上随机添加水分子组成所有可能的水合结构,然后再结合量子化学计算确定Cel A·（H2O）n（n=1～18）各个阶段水合物的代表构型,最终建立完整的纤维二糖第一水合壳层结构,最后将此结构进行光谱分析研究其分子振动规律。本论文主要研究了葡萄单糖的空间结构、葡萄糖分子的第一水合壳层结构和纤维二糖分子的第一水合壳层结构三个方面的内容。通过反复分析和验证,我们确定出研究分子体系结构和分子间微观相互作用的方法,该研究方法的建立使得生物分子空间结构和溶液模型等相关问题的研究变得更加简便。在实际的生活应用中,该研究方法也有很大的作用,例如在科研领域、医疗病理研究、药物研发以及预测疾病发生和治疗等方面提供了理论基础和研究依据。
刘士炜[9]（2020）在《激光场中粒子碰撞的经典轨道动力学研究》文中研究表明自α粒子散射实验成功地揭示了“原子核式结构”以来,粒子碰撞逐渐成为人类认识与探索物质运动规律、相互作用以及它们的内部结构的重要思想与主要途径之一。在原子分子物理学中,人们主要是通过粒子碰撞进而研究原子分子的电离以及激发等的性质;在凝聚态物理学中则主要是利用电子衍射,中子衍射以及X射线晶体衍射等手段来获取晶体等的内部状态;而在高能物理领域,粒子碰撞也是人们用来探索与发现基本粒子组成的重要工具。近年来随着激光技术的飞速发展,特别是从上世纪八十年代的啁啾脉冲放大技术的产生与发展使得激光场所对应的电场可以轻易地与原子核对电子的库仑作用相比拟,如此强的激光场将会对粒子碰撞产生巨大的影响。一方面激光场的存在将影响电子或其他粒子与原子碰撞电离的散射截面;另一方面在激光与原子分子等的相互作用中,激光场驱动电子再碰撞过程产生的高次谐波等现象促进了阿秒科学等的快速发展。此外,激光辅助的核反应过程也是当前研究的主要热点问题。随着实验技术上的不断推陈致新,越来越多的新奇的物理现象需要理论研究来解释与描述。然而以量子力学为基础的理论方法在涉及多个粒子相互作用的多体计算中寸步难行,从牛顿力学规律出发的经典轨道蒙特卡罗方法由于其自身特点在多体计算中也有着诸多不足。因此,发展更为完善的理论计算方法用以描述实验观测现象背后的物理机制已是当前研究的重中之重。本文着眼于建立与改进经典轨道蒙特卡罗方法,围绕粒子碰撞的电离问题进行了一系列的有趣探索。我们致力于研究激光场中电子与原子碰撞、正电子与原子碰撞、原子本身电离电子的再碰撞以及氘氚核子的碰撞过程中的一些现象,其主要内容包括:一、我们通过利用两个Gaussian波包之间的平均Coulomb势构建两个电子之间的等效的相互作用势,来建立自旋相关的经典轨道蒙特卡罗方法并用以研究自旋标记电子与氢原子的碰撞过程。我们将模型的数值结果与现有实验数据以及量子力学的基准计算进行比较。对于近阈值能量范围内的电子与氢原子散射系统,我们验证了模型的合理性并系统研究了包括电离截面、自旋不对称度、电子角分布以及电子之间的能量分配等的物理量的相关性质,讨论了有关这些物理量的自旋相关的有趣预测,并给出了相应的典型轨迹。我们还将模型应用于激光辅助的电子与原子的碰撞,并提出了对强度为1011W/cm2的激光场进行电离自旋不对称度的有趣操控。我们期望该方法可以为多电子原子中的多重电离以及自旋依赖的激光辅助电离提供直观而可行的理论基础。二、通过改进经典轨道蒙特卡罗方法来研究正电子与氢原子碰撞的碎裂动力学过程,该方法是在传统的经典轨道模型的基础上引入Heisenberg势的量子修正。我们通过数值计算来澄清先前实验与理论中对着名的Wannier阈值定律指数的争议,得到的结果与量子力学计算类似。我们提出了一种用以研究逃逸电子和正电子的角分布和能量分配的关联谱,来可视化逃逸粒子能量分配的高度不平衡方式并与电子-氢原子碰撞系统的均匀的能量共享方式形成鲜明对比。通过分析不同碎裂通道的正电子和电子空间分布的快照图,我们区分了碎裂过程中的前向散射和背向散射发生的不同机理,我们还研究了激光辅助的正电子与氢原子碰撞,结果表明即使使用峰值强度低至1011W/cm2的激光脉冲,也可以有效调制各种通道的转变。三、通过改进的经典轨道蒙特卡罗方法研究激光与锂原子相互作用的三重电离。我们获得了锂原子稳定的基态构型的壳层结构并模拟了激光强度在1013W/cm2至1017W/cm2范围内的锂的总电离概率。通过绘制电离后Li3+离子的动量分布图来详细描述了锂原子序列三重电离与非序列三重电离的差异。根据Dalitz图中映射的三电子能量分布来阐释非序列三重电离的三种类型的再碰撞机制并看到了存在清晰的代表（e,3e）电子关联的能量分配方式。四、我们建立了一种半经典方法来研究激光场对氘氚碰撞的聚变截面的影响。我们将氘氚碰撞相对运动Hamilton量区分为三个不同区域,并对不同的区域分别进行处理。首先利用经典轨道模拟方法获得激光场中氘氚碰撞过程的最小相对距离,并将其近似地看成氘氚碰撞Coulomb势垒隧穿的转变点,然后通过Wentzel-Kramers-Brillouin方法描述隧穿过程,最后通过隧穿率获得相应的聚变截面。我们的结果表明强激光场通过“平均抖动”效应增大原子核的碰撞能量而显着增强Coulomb势垒贯穿来有效地改善聚变截面的主要机制。在本文最后我们总结了全文的研究内容,并对经典轨道蒙特卡罗方法的深入应用做了展望。
杨刚[10]（2020）在《压力作用和压力与磁场共同作用下氢分子行为的研究》文中提出氢是宇宙中最简单也是最丰富的元素,对它的研究一直是高压物理领域核心问题之一。在本论文中我们以氢分子为研究对象,应用椭球模型,来研究压力和压力与磁场联合作用对氢分子性质的影响。为了更真实的了解氢分子内部的行为,充分考虑了原子核的运动对氢分子行为的影响,使用了量子蒙特卡罗方法进行精确的数值模拟,发现了:1.由于我们充分考虑了原子核的运动,可以体现出原子核质量不同带来的影响,即同位素差异。经与前人固定原子核模型相比,我们的氢、氘模型在相同的摩尔密度下具有更高的总能和压力,并且具有更低的可压缩性和更复杂的几何变化规律,如键长,椭球的长、短轴等的变化;无论氢还是氘,它们的原子核的动能都在电子的千分之一量级,但是,原子核的运动会影响总能量,使其明显升高,尤其是在高压下这种影响更为显着;在相同的摩尔密度下,氢的总能和压力均高于氘的;我们发现一些物理量之间存在的数值关系,如分子的总能量与受限分子的椭球体积的倒数成线性关系,以及系统的压力与摩尔密度的平方成线性关系;氘和氢在键长压缩率,束缚椭球的拓扑性质等的压缩性质上存在很大差异,这可以解释它们相图存在差异的原因,以及氘独特的Ⅰ’、II’相。2.在有磁场的情况下,当在同等束缚体积的情况下,分子总能增高,体系总能量与体积倒数的正比关系可延续到更小的束缚体积;依旧存在压强与密度平方成正比的关系;在有磁场情况下,氢分子键长在同等压强下更短,这在较低压力下更为明显;在有磁场情况的同等束缚体积下,电子动能有所提高,在电子动能与体积倒数关系曲线上,明显能看到三个区域,而原子核动能呈现出与上述三个区域对应的台阶式变化;电子、原子核之间相互作用势能有所降低,在低压下尤为显着,而核间及电子之间的作用势能有所升高;对于椭球形状上的变化,有磁场与无磁场情况相似。以上研究为理解压力下氢不同同位素相图差异提供了帮助,为密度泛函等以绝热近似为基础的计算模拟进行修正,为了解强磁场下氢的状态等提供数据支撑。
二、氢原子电子云的蒙特卡罗模拟（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、氢原子电子云的蒙特卡罗模拟（论文提纲范文）
（1）高电荷态重离子与原子近距离剧烈碰撞的快反冲离子动量谱学方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 选题的背景及意义 |
| 1.2 离子与原子碰撞中的探测技术简介 |
| 1.2.1 静电能谱分析 |
| 1.2.2 符合测量技术 |
| 1.2.3 反冲离子动量谱学 |
| 1.3 本论文的研究内容和结构 |
| 第二章 快反冲离子动量谱学的设计原理 |
| 2.1 FRIMS的设计原理 |
| 2.2 反冲离子动量的重建精度 |
| 2.3 Q值的重建精度 |
| 2.4 反冲离子的电荷态和反应道的鉴别 |
| 第三章 第一版快反冲离子动量谱仪的研制 |
| 3.1 FRIMS-V1 的基本构成 |
| 3.2 谱仪电场的均匀性 |
| 3.3 Φ36 定时探测器的研制 |
| 3.4 Φ106 二维位置灵敏探测器的研制 |
| 3.5 Φ106 二维位置灵敏探测器的改进 |
| 3.6 测试实验 |
| 第四章 第二版快反冲离子动量谱仪的研制 |
| 4.1 谱仪的改进方案:FRIMS-V2.1 |
| 4.2 实验终端束线的升级改造 |
| 4.3 FRIMS的实际反演过程 |
| 4.4 测试实验 |
| 4.5 FRIMS-V2 的改进方案:FRIMS-V2.2 |
| 4.5.1 谱仪电场结构的改进 |
| 4.5.2 新版Φ106 二维位置灵敏探测器的研制 |
| 第五章 FRIMS的其他设计方案 |
| 5.1 设计方案3:FRIMS-V3 |
| 5.2 设计方案4:FRIMS-V4 |
| 5.3 设计方案5:FRIMS-V5 |
| 第六章 经典轨道蒙特卡罗模拟的初步进展 |
| 6.1 CTMC新的实现方法 |
| 6.2 基于Wigner相空间分布的电子初态产生方法 |
| 6.3 基于Husimi相空间分布的电子初态产生方法 |
| 第七章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 Ⅰ反冲角与散射角和反冲离子与电极平面夹角的关系 |
| 附录 Ⅱ离子原子近距离剧烈碰撞多体动力学公式推导 |
| 附录 Ⅲ本工作编写的FRIMS反演批处理程序 |
| 附录 Ⅳ本工作编写的.lst文件数据批处理程序 |
| 附录 Ⅴ弹性反冲截面公式的推导 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）含羟基小分子在ZnO（11（？）0）非极性表面吸附行为及机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 ZnO在催化和传感器领域的应用简述 |
| 1.1.1甲醇合成及制氢工业 |
| 1.1.2 光催化技术 |
| 1.1.3 气敏传感器 |
| 1.2 表界面研究的重要意义 |
| 1.2.1 固体材料的表界面研究 |
| 1.2.2 多相催化领域的表界面研究 |
| 1.3 本论文的选题思路及主要研究内容 |
| 第2章 ZnO的基本性质 |
| 2.1 晶体结构 |
| 2.2 电子能带结构 |
| 2.3 ZnO晶体低晶面指数表面的原子结构 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 实验仪器与研究方法介绍 |
| 3.1 超高真空系统(Ultra-high vacuum system,UHV system) |
| 3.1.1 实验所用真空设备介绍 |
| 3.1.2 单晶样品表面处理工艺 |
| 3.1.3 气体分子的引入 |
| 3.2 扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,STM) |
| 3.2.1 基本原理 |
| 3.2.2 实验所用仪器介绍 |
| 3.2.3 STM探针的制备与处理 |
| 3.3 X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS) |
| 3.3.1 基本原理 |
| 3.3.2 实验所用设备介绍 |
| 3.4 低能电子衍射(Low Energy Electron Diffraction,LEED) |
| 3.4.1 基本原理 |
| 3.4.2 实验所用设备介绍 |
| 3.5 理论计算方法介绍 |
| 3.5.1 密度泛函理论(Density functional theory,DFT) |
| 3.5.2 蒙特卡罗模拟(Monte Carlo method,MC) |
| 3.5.3 理论计算所用计算参数设置 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 ZnO(11(?)0)表面原子结构及缺陷研究 |
| 4.1 ZnO非极性表面研究现状概述 |
| 4.1.1 表面形貌研究现状 |
| 4.1.2 表面缺陷研究现状 |
| 4.2 清洁ZnO(11(?)0)表面的表征 |
| 4.2.1 XPS及LEED表征 |
| 4.2.2 表面形貌STM表征 |
| 4.3 表面缺陷研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 水分子在ZnO(11(?)0)表面吸附行为研究 |
| 5.1 水分子在ZnO非极性表面吸附行为研究进展 |
| 5.2 实验结果与讨论 |
| 5.2.1 低覆盖度下水分子吸附行为研究 |
| 5.2.2 水分子在表面的迁移行为 |
| 5.2.3 水吸附层的形成过程研究 |
| 5.2.4 水吸附引起的表面能带弯曲现象 |
| 5.2.5 表面水吸附层的热脱附行为 |
| 5.2.6 水分子解离吸附的发生机制 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 甲醇分子在ZnO(11(?)0)表面吸附行为研究 |
| 6.1 甲醇分子在ZnO非极性表面吸附行为研究进展 |
| 6.2 实验结果与讨论 |
| 6.2.1 单个甲醇分子在表面吸附行为研究 |
| 6.2.2 甲醇分子团簇在表面的形成机制 |
| 6.2.3 甲醇分子在表面解离行为研究 |
| 6.2.4 甲醇吸附引起的表面能带弯曲现象 |
| 6.2.5 不同吸附物种的识别及甲醇分子在表面的迁移行为 |
| 6.2.6 表面吸附层的热脱附行为 |
| 6.3 本章小节 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录Ⅰ:攻读博士学位期间获得的科研成果 |
| 附录Ⅱ:参加学术会议情况 |
| 致谢 |
（3）氢在碳材料中的行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 碳基材料与氢作用研究历史与现状 |
| 1.3 计算机材料科学的发展 |
| 1.4 本文工作 |
| 第二章 石墨基底生长金刚石层与氢离子注入实验 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 金刚石生长技术 |
| 2.1.2 氢离子束注入技术 |
| 2.1.3 本章工作 |
| 2.2 石墨基底生长金刚石薄膜实验 |
| 2.2.1 实验方法与实验条件 |
| 2.2.2 实验结果分析 |
| 2.3 金刚石薄膜与石墨样本的氢离子实验 |
| 2.3.1 实验方法与实验条件 |
| 2.3.2 实验结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于第一性原理软件仿真模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.1 第一性原理 |
| 3.1.2 密度泛函理论 |
| 3.1.3 赝势理论 |
| 3.1.4 软件操作过程简述 |
| 3.1.5 本章工作 |
| 3.2 对石墨晶型结构内的氢滞留模拟 |
| 3.2.1 体内氢滞留条件下的石墨(110) |
| 3.2.2 体内氢滞留条件下的石墨(002) |
| 3.3 对金刚石晶型结构的氢滞留模拟 |
| 3.3.1 体内氢滞留条件下的金刚石(111) |
| 3.3.2 体内氢滞留条件下的金刚石(110) |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 全文总结与展望 |
| 4.1 全文总结 |
| 4.2 本文工作创新点与不足之处 |
| 4.3 后续工作与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录一 |
| 附录二 |
| 附录三 |
| 附录四 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（4）水压方向和电场方向对纳米通道过滤膜效率的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.3 研究内容和目的 |
| 1.4 碳纳米管的结构及特性 |
| 1.4.1 碳纳米管的结构 |
| 1.4.2 碳纳米管的特性 |
| 1.5 碳纳米管的分类 |
| 1.5.1 按石墨层数分类 |
| 1.5.2 按手性分类 |
| 1.5.3 按导电性能分类 |
| 1.5.4 按排列状况分类 |
| 1.6 碳纳米管的制备方法 |
| 1.6.1 电弧放电法 |
| 1.6.2 激光蒸发法 |
| 1.6.3 化学气相沉积法 |
| 1.6.4 燃烧火焰法 |
| 1.7 本论文的组织结构 |
| 第2章 分子动力学 |
| 2.1 分子动力学模拟方法简介 |
| 2.1.1 分子动力学方法概述 |
| 2.1.2 分子动力学模拟的发展历史 |
| 2.1.3 分子动力学的基本思想 |
| 2.1.4 分子动力学的运算步骤 |
| 2.2 分子动力学方法 |
| 2.2.1 恒温分子动力学方法 |
| 2.2.2 恒压动力学方法 |
| 2.2.3 常用势能 |
| 2.2.4 力场 |
| 2.2.5 周期性边界条件 |
| 2.2.6 能量最小化 |
| 2.2.7 积分时间步长的选取 |
| 2.3 系综 |
| 2.3.1 正则分布系综NVT |
| 2.3.2 等压等焓系综NPH |
| 2.3.3 微正则分布系综NVE |
| 2.3.4 巨正则分布系综VTμ |
| 2.3.5 等温等压系综NP |
| 2.3.6 系综的选择 |
| 2.4 水分子及模型 |
| 2.4.1 水分子与分子的组成 |
| 2.4.2 水分子间的氢键 |
| 2.4.3 水模型 |
| 2.5 静水压的实现 |
| 2.6 长程作用势的计算方法 |
| 第3章 静电场方向对水在碳纳米管中传输的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模拟参数的选择 |
| 3.3 模型和方法 |
| 3.4 结果和讨论 |
| 3.5 结论 |
| 第4章 静水压方向对碳纳米管水通道的影响研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模拟参数的选择 |
| 4.3 模型和方法 |
| 4.4 结果和讨论 |
| 4.5 结论 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
| 致谢 |
（5）熔体静电纺丝电场力作用机制的分子动力学模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 静电纺丝技术概况 |
| 1.2.1 静电纺丝技术基本理论 |
| 1.2.2 熔体静电纺丝基本理论 |
| 1.2.3 静电纺丝工艺研究 |
| 1.2.4 静电纺丝设备研究 |
| 1.3 静电纺丝纳米纤维的应用 |
| 1.3.1 功能性高效过滤及防护材料 |
| 1.3.2 生物医药应用 |
| 1.3.3 组织工程支架 |
| 1.3.4 电池材料 |
| 1.3.5 食品包装 |
| 1.3.6 传感器 |
| 1.3.7 催化剂 |
| 1.4 分子模拟 |
| 1.4.1 分子动力学模拟 |
| 1.4.2 全原子分子动力学模拟 |
| 1.4.3 粗粒度分子动力学模拟 |
| 1.4.4 LAMMPS分子模拟软件介绍 |
| 1.5 研究内容与研究目标 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 研究目标 |
| 1.6 特色与创新之处 |
| 第二章 熔体静电纺丝的电场力作用机制分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 漏电介质理论 |
| 2.3 修正的漏电介质理论 |
| 2.4 微观结构与分子动力学研究 |
| 2.5 综合分析 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 聚丙烯熔滴在强电场中的形变模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型与模拟细节 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 电场强度对熔滴偶极矩的影响 |
| 3.3.2 电场强度对熔滴形状的影响 |
| 3.3.3 电场强度对熔滴尺寸的影响 |
| 3.3.4 电场强度对熔滴微观结构的影响 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 聚丙烯熔滴与电荷间的相互作用模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型与模拟细节 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 吸附量的确定方法 |
| 4.3.2 阴离子吸附 |
| 4.3.3 阳离子吸附 |
| 4.3.4 电子吸附 |
| 4.4 结论 |
| 第五章 聚丙烯可极化粗粒度模型的构建 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 温度可迁移的聚丙烯粗粒度模型 |
| 5.2.1 聚丙烯的常规粗粒度模型 |
| 5.2.2 温度可迁移粗粒度模型构建方法 |
| 5.2.3 链节A间对势参数的确定 |
| 5.2.4 链节C间对势参数的确定 |
| 5.2.5 链节A与C间对势参数的确定 |
| 5.2.6 链节B间对势参数的确定 |
| 5.2.7 链节B与C间对势参数的确定 |
| 5.2.8 链节A与B间对势参数的确定 |
| 5.2.9 聚丙烯粗粒度链节对势参数的验证 |
| 5.3 聚丙烯可极化粗粒度模型的构建 |
| 5.3.1 Drude可极化粗粒度模型框架 |
| 5.3.2 聚丙烯可极化粗粒度模型参数的确定 |
| 5.3.3 模型的验证 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 电场驱动电子在聚丙烯熔体中迁移的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 模型与模拟细节 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 电子在熔体中的扩散行为 |
| 6.3.2 电子在熔体中受电场驱动的迁移行为 |
| 6.3.3 电子在聚丙烯纳米流体中受电场驱动的迁移行为 |
| 6.4 结论 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者及导师简介 |
| 附件 |
（6）发展ABEEM可极化力场模拟水的液态和固态性质（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 固定电荷水模型 |
| 1.1.1 早期的水模型 |
| 1.1.2 SPC系列水模型 |
| 1.1.3 TIP系列水模型 |
| 1.2 浮动电荷水模型 |
| 1.2.1 电负性和化学势 |
| 1.2.2 电负性均衡方法 |
| 1.2.3 化学势均衡方法 |
| 1.2.4 电荷均衡方法 |
| 1.2.5 浮动电荷水模型 |
| 1.2.6 ABEEM2004水分子模型 |
| 1.3 Drude振子水模型 |
| 1.4 诱导点偶极水模型 |
| 1.5 分子间相互作用 |
| 1.6 极化方程的解法 |
| 1.6.1 迭代法 |
| 1.6.2 扩展拉格朗日方法 |
| 1.7 力场参数的调节方法 |
| 1.8 小结 |
| 2 七位点水模型 |
| 2.1 TIP7P水模型 |
| 2.2 TIP7P/iABEEM水模型 |
| 2.3 对点电荷的修正 |
| 2.4 柔性水分子的静电作用位点 |
| 2.5 iABEEM的势能面梯度 |
| 2.6 在周期性体系中的iABEEM |
| 2.6.1 iABEEM方法与Ewald方法融合 |
| 2.6.2 iABEEM方法与SPME方法融合 |
| 2.7 外电场作用下的iABEEM |
| 2.8 浮动电荷模型的电荷求解 |
| 2.8.1 消元法 |
| 2.8.2 共轭梯度法 |
| 2.8.3 iABEEM电荷更新 |
| 2.9 水模型参数的确定 |
| 2.10 动力学模拟细节 |
| 2.11 计算耗时比较 |
| 2.12 小结 |
| 3 水分子单体和团簇性质 |
| 3.1 水分子单体 |
| 3.1.1 几何结构 |
| 3.1.2 偶极矩 |
| 3.1.3 四极矩 |
| 3.1.4 极化率 |
| 3.2 水分子的二聚体 |
| 3.2.1 氢键结构 |
| 3.2.2 水分子二聚体的十个稳定结构 |
| 3.2.3 氢键给体构象翻转 |
| 3.2.4 分子间六维势能曲线 |
| 3.3 水分子的环状团簇 |
| 3.4 水分子的六聚体 |
| 3.5 小结 |
| 4 液态水的性质 |
| 4.1 液相结构 |
| 4.1.1 径向分布函数 |
| 4.1.2 径向分布函数随温度变化关系 |
| 4.2 热力学性质 |
| 4.2.1 液相密度 |
| 4.2.2 汽化焓 |
| 4.2.3 热膨胀系数 |
| 4.2.4 等温压缩系数 |
| 4.2.5 等压热容 |
| 4.3 动力学性质 |
| 4.3.1 自扩散系数 |
| 4.3.2 剪切粘度 |
| 4.4 电学性质 |
| 4.4.1 电荷分布和偶极矩分布 |
| 4.4.2 介电常数 |
| 4.5 小结 |
| 5 气液界面性质 |
| 5.1 气液平衡模拟 |
| 5.2 临界状态参数 |
| 5.3 小结 |
| 6 水的固态性质 |
| 6.1 冰相的结构和密度 |
| 6.2 常压冰Ih的熔点 |
| 6.3 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 图中数值点列表 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（7）液态氢化非晶合金玻璃形成能力及力学性能改善机理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的 |
| 1.2 过冷液体及玻璃转变的特征 |
| 1.2.1 热力学特征 |
| 1.2.2 动力学特征 |
| 1.2.3 结构特征 |
| 1.3 非晶合金的结构及形变机制 |
| 1.3.1 非晶合金的原子结构特点 |
| 1.3.2 非晶合金形变的结构起源 |
| 1.3.3 非晶合金形变与弛豫行为的关联 |
| 1.4 非晶合金的氢化研究进展 |
| 1.4.1 氢在非晶合金中的占位与迁移 |
| 1.4.2 氢对非晶合金物理性能的影响 |
| 1.5 本文的主要研究内容及意义 |
| 第2章 计算机模拟方法与实验技术 |
| 2.1 模拟与分析方法 |
| 2.1.1 分子动力学模拟 |
| 2.1.2 结构分析方法 |
| 2.2 实验制备及测试技术 |
| 2.2.1 液态氢化技术 |
| 2.2.2 分析测试技术 |
| 第3章 非晶合金中原子堆垛特点及动力学响应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实施方案 |
| 3.3 非晶合金中原子的分类 |
| 3.4 非晶合金的“梯度原子堆垛结构”模型 |
| 3.5 非晶合金中原子动力学响应的梯度演变 |
| 3.6 非晶合金中软区的结构与量化 |
| 3.7 应用实例 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 液态氢化非晶合金玻璃形成能力提高内在机理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实施方案 |
| 4.3 氢致过冷液体热力学行为变化分析 |
| 4.4 氢致过冷液体动力学行为变化分析 |
| 4.5 氢致过冷液体结构变化分析 |
| 4.5.1 Zr-Cu体系 |
| 4.5.2 Ni-Al体系 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 液态氢化非晶合金力学性能改善内在机理 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实施方案 |
| 5.2.1 实验制备与表征 |
| 5.2.2 分子动力学模拟 |
| 5.3 氢致非晶合金强度和塑韧性同时提升的结构起源 |
| 5.3.1 实验测试结果分析 |
| 5.3.2 计算模拟结果分析 |
| 5.4 Zr含量对非晶合金氢化力学行为的影响 |
| 5.4.1 力学加载与局域原子应变响应 |
| 5.4.2 构型势能与柔性体积 |
| 5.4.3 原子结构 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）葡萄糖和纤维二糖第一水合壳层结构及光谱特征分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究内容 |
| 1.3 研究意义 |
| 参考文献 |
| 第2章 研究方法简介 |
| 2.1 理论计算方法简介 |
| 2.1.1 分子模拟 |
| 2.1.2 量子化学方法 |
| 2.1.3 构型优化单点能零点能BSSE校正光谱分析 |
| 2.1.4 溶剂模型 |
| 2.2 实验方法简介 |
| 2.2.1 实验设备简介 |
| 2.2.2 实验材料介绍 |
| 2.2.3 实验流程 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 葡萄糖的结构及其光谱特征 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 计算方法 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.3.1 葡萄糖中的氢键作用 |
| 3.3.2 葡萄糖的结构分析 |
| 3.3.3 葡萄糖的拉曼光谱分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 葡萄糖的第一水合壳层结构及其光谱特征 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 计算和实验方法 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.3.1 葡萄糖第一水合壳层结构 |
| 4.3.2 实验与理论的光谱分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 纤维二糖的第一水合壳层结构及其光谱特征 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 计算方法 |
| 5.3 结果和讨论 |
| 5.3.1 纤维二糖分子 |
| 5.3.2 纤维二糖第一水合壳层结构 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录 A GlcB的详细数据 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（9）激光场中粒子碰撞的经典轨道动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 粒子碰撞是认识物理世界的重要手段 |
| 1.1.1 α粒子散射实验及其发展 |
| 1.1.2 中子散射实验认识晶格结构 |
| 1.1.3 高能粒子碰撞 |
| 1.1.4 粒子碰撞的重要应用 |
| 1.2 粒子碰撞的一些进展 |
| 1.2.1 具有自旋分辨的粒子碰撞 |
| 1.2.2 反粒子碰撞 |
| 1.2.3 激光驱动的粒子碰撞 |
| 1.3 经典轨道模拟是研究粒子碰撞的重要手段 |
| 1.3.1 经典轨道蒙特卡罗模拟方法及其改进 |
| 1.3.2 激光场中粒子碰撞的经典方法 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 自旋标记电子与氢原子碰撞及激光场的辅助效应 |
| 2.1 物理问题描述 |
| 2.2 自旋相关的经典轨道动力学模型 |
| 2.2.1 经典方法中的电子间相互作用的交换关联修正 |
| 2.2.2 自旋标记电子与氢原子系统的哈密顿量 |
| 2.3 电子与氢原子碰撞的电离截面 |
| 2.4 电离电子的角度分布与能量分配 |
| 2.5 激光辅助电子与氢原子的碰撞 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 正电子与氢原子碰撞经典动力学 |
| 3.1 物理问题描述 |
| 3.2 正电子与氢原子系统的经典轨道模型 |
| 3.3 电离截面与Wannier定律 |
| 3.4 正电子与氢原子碰撞的碎裂动力学过程 |
| 3.5 激光场对正电子与氢原子碰撞的三体碎裂过程的调制 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 强激光场中电子再碰撞导致的多重电离 |
| 4.1 再碰撞与多重电离 |
| 4.2 激光与原子相互作用经典轨道动力学模型 |
| 4.3 强激光场中锂原子的三重电离 |
| 4.3.1 锂原子的序列三重电离与非序列三重电离的动量谱比较 |
| 4.3.2 锂原子发生三重电离的电子的能量分配 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 强激光场中的氘氚离子碰撞 |
| 5.1 强激光场中的轻核聚变问题概述 |
| 5.2 外电磁场下氘氚碰撞的半经典理论模型 |
| 5.3 强激光场对氘氚聚变截面的影响 |
| 5.3.1 一维模型结果 |
| 5.3.2 三维模型结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A 原子单位制 |
| 附录B 两电子间相互作用的交换关联 |
| 发表的学术论文与研究成果 |
（10）压力作用和压力与磁场共同作用下氢分子行为的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 简单而复杂的氢 |
| 1.1.1 氢的P-T相图 |
| 1.1.2 同位素效应 |
| 1.1.3 磁场下的氢 |
| 1.2 氢的束缚模型研究 |
| 1.3 研究意义和内容 |
| 第二章 量子蒙特卡罗方法 |
| 2.1 计算机模拟 |
| 2.2 统计基础 |
| 2.3 Metropolis算法 |
| 2.4 变分蒙特卡罗方法 |
| 2.5 扩散蒙特卡罗方法 |
| 2.5.1 虚时薛定谔方程 |
| 2.5.2 重要抽样 |
| 2.6 试探波函数相关问题 |
| 2.6.1 Slater–Jastrow型波函数 |
| 2.6.2 波函数的优化 |
| 2.7 计算和误差问题 |
| 2.7.1 局域能量的计算 |
| 2.7.2 并行计算问题 |
| 2.7.3 误差来源与统计分析 |
| 第三章 模型及公式推导 |
| 3.1 模型介绍 |
| 3.2 哈密顿量和波函数 |
| 3.2.1 无磁场情况 |
| 3.2.2 有磁场情况 |
| 第四章 压力作用下氢分子的行为 |
| 4.1 结果与讨论 |
| 4.1.1 考虑原子核动能对体系总能的影响 |
| 4.1.2 体系密度和压强之间的关系 |
| 4.1.3 动能随密度的变化关系 |
| 4.1.4 椭球几何特征随压力变化关系 |
| 4.1.5 键长随体系动能和压强的变化 |
| 4.2 本章小结 |
| 第五章 磁场中的氢分子 |
| 5.1 结果与讨论 |
| 5.1.1 总能随束缚体积的变化 |
| 5.1.2 压强与密度的关系 |
| 5.1.3 氢分子键长 |
| 5.1.4 动能的变化 |
| 5.1.5 势能的变化 |
| 5.1.6 随机步长和椭球形状 |
| 5.2 本章小结 |
| 第六章 总结 |
| 参考文献 |
| 自我介绍及学术成果 |
| 致谢 |
四、氢原子电子云的蒙特卡罗模拟（论文参考文献）
- [1]高电荷态重离子与原子近距离剧烈碰撞的快反冲离子动量谱学方法研究[D]. 刘俊亮. 中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所), 2021(01)
- [2]含羟基小分子在ZnO（11（？）0）非极性表面吸附行为及机制研究[D]. 李磊. 湖北大学, 2021(01)
- [3]氢在碳材料中的行为研究[D]. 刘祎. 电子科技大学, 2021(01)
- [4]水压方向和电场方向对纳米通道过滤膜效率的影响研究[D]. 吴雅仙. 安徽工程大学, 2020(04)
- [5]熔体静电纺丝电场力作用机制的分子动力学模拟研究[D]. 张凯. 北京化工大学, 2020(02)
- [6]发展ABEEM可极化力场模拟水的液态和固态性质[D]. 赵崇理. 辽宁师范大学, 2020
- [7]液态氢化非晶合金玻璃形成能力及力学性能改善机理[D]. 王斌斌. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [8]葡萄糖和纤维二糖第一水合壳层结构及光谱特征分析[D]. 宋冉. 河南大学, 2020(02)
- [9]激光场中粒子碰撞的经典轨道动力学研究[D]. 刘士炜. 中国工程物理研究院, 2020(01)
- [10]压力作用和压力与磁场共同作用下氢分子行为的研究[D]. 杨刚. 吉林大学, 2020(08)