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利用Gupta势结合分子动力学方法研究Co-Cu混合团簇的熔化行为

作　者: 刘莉
导　师: 段海明
学　校: 新疆大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 团簇遗传算法分子动力学方法基态结构熔化行为
分类号: O561
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

团簇是由几个乃至数千万个原子或分子通过一定的物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体。在这个范围尺寸内,材料的结构和性质明显不同于块状材料,引起科研工作者的广泛关注。到目前为止,人们从实验和理论两方面对团簇体系做了大量的研究。钴、铜团簇作为过渡金属团簇有着独特的物理、化学性质,在磁性和催化等方面有重要的应用,受到研究者的广泛关注.而对Co_nCu_13-n （n=0～13）混合团簇结构及熔化方面的研究、Co_nCu_55-n（n=0～55）混合团簇熔化行为的系统研究尚未见报道。本文利用Gupta势结合遗传算法和分子动力学方法对Co-Cu混合团簇进行了模拟研究。模拟的主要内容为:（1）Co_nCu_13-n （n=0～13）混合团簇的基态结构和熔化行为;（2）Co_nCu_55-n（n=0～55）混合团簇的熔化行为。通过模拟计算,我们主要得到如下结论:1. Co_nCu_13-n （n=1～12）混合团簇的基态结构均是在Co₁₃、Cu₁₃二十面体基础之上的畸变,Co原子先占据中心后占据表面,表面上的Co原子总连接在一起,抱团分布;分析二级差分能和混合能发现Co₁Cu₁₂、Co₇Cu₆具有对称性很高（Ih）相对较稳定的二十面体结构,所以Co₁Cu₁₂、Co₇Cu₆团簇可视为幻数结构;Co_nCu_13-n （n=0～13）混合团簇的熔点随着Co原子数目的增多总体呈上升趋势,但在n=2时Co₂Cu₁₁的熔点高于Co₁Cu₁₂、Co₃Cu₁₀的熔点,出现反常现象,这是由于Co₂Cu₁₁的基态与第一激发态之间的能量差高于它邻近的Co₁Cu₁₂、Co₃Cu₁₀的能量差,但始终位于Co₁₃、Cu₁₃单质团簇的熔点之间。2. Co_nCu_55-n（n=0～55）混合团簇的原子平均束缚能曲线则随着Co原子数目的增多,它的绝对值也随之增加,从类固区像类液区转变的过程中,其平均束缚能有一个明显的跃变;Co_nCu_55-n （n=0～55）混合团簇的熔点随着Co原子数目的增多总体呈上升趋势,但局部也存在振荡现象,混合团簇熔点始终位于Co₅₅、Cu₅₅单质团簇的熔点之间并小于Co、Cu晶体的熔点;Co_nCu_55-n （n=0～55）混合团簇的预熔宽度在两头变化较大,但当Co、Cu原子数目相近时预熔宽度的变化震荡较小。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
引言  8-10
第一章团簇简介  10-16
  1.1 团簇的概念及研究意义  10-11
  1.2 团簇的基本性质  11-13
    1.2.1 团簇的幻数和壳层结构  11-12
    1.2.2 团簇的相变  12-13
  1.3 团簇研究的理论方法  13-16
    1.3.1 半经验势方法  13
    1.3.2 经验势方法  13-14
    1.3.3 从头计算方法  14-16
第二章团簇的势函数  16-20
  2.1 经验势  16-19
    2.1.1 对势  16-17
    2.1.2 多体势  17-18
    2.1.3 键序势  18-19
  2.2 自洽势  19
  2.3 紧束缚势  19-20
第三章利用Gupta 势研究钴铜混合团簇的结构演化及基态能量  20-34
  3.1 引言  20
  3.2 计算方法  20-23
    3.2.1 遗传算法和分子动力学方法  20-22
    3.2.2 Gupta 多体势  22-23
  3.3 结果与讨论  23-30
    3.3.1 基态和激发态几何结构  23-27
    3.3.2 基态结构和能量  27-30
  3.4 熔化行为  30-33
  3.5 结论  33-34
第四章利用分子动力学方法研究钴铜混合团簇的熔化行为  34-40
  4.1 引言  34
  4.2 势模型和计算方法  34
  4.3 结果分析与讨论  34-39
  4.4 结论  39-40
结论  40-41
参考文献  41-45
发表文章目录  45-46
致谢  46

利用Gupta势结合分子动力学方法研究Co-Cu混合团簇的熔化行为

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