分子动力学方法

摘要： 在COMPASS力场下,基于NEMD方法,选用NVE系综,在温度300 K下对不同薄膜厚度和不同空位浓度下的金红石型二氧化钛薄膜热导率进行计算模拟研究.结果表明:在5.92~8.29 nm厚度范围内,二氧化钛薄膜热导率为1.899~2.522 Wm^(-1)K^(-1),且随着二氧化钛薄膜厚度的增大,其热导率也随之增大.在相同二氧化钛薄膜厚度情况下,氧空位浓度由0.065%升高到0.152%,其热导率由2.148 Wm^(-1)K^(-1)下降到1.705 Wm^(-1)K^(-1).二氧化钛薄膜热导率因氧空位缺陷的存在表现出了下降趋势,且热导率会随着氧空位浓度的升高而减小.应用德拜理论进行解析,通过对模拟计算结果和其他文献实验结果比照与分析,证实本文模拟结果具有必要性和合理性,在二氧化钛薄膜热导率性能上的探究具有实际参考意义.

摘要： 磁控溅射技术制备的薄膜膜层均匀,内部无气孔,密度高,与衬底的附着性良好,薄膜质量高,被广泛应用于科学研究和工业生产中,且适合应用计算机模拟来研究溅射过程和溅射结果,这样既可以检验模拟的准确性,又可以对实验现象的内在意义进行挖掘,为后续实验提供参考信息。在介绍磁控溅射薄膜生长常用模拟方法原理的基础上,详细讨论了第一性原理(First-principles calculations)、分子动力学(Molecular dynamics,MD)和蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)等3种方法的适用条件和模拟结果,从3种方法适合解决的问题、相互之间的区别等方面,对国内外最新的研究进展进行总结与分析。发现3种方法在精确度和计算量上依次递减,在可模拟的时间和空间尺度上依次递增,在模拟对象上,第一性原理方法由于其高度的精确性被广泛应用于对薄膜本身的性质或对粒子间的运动等方面,且模拟结果可以是具体数值,从而对实验进行更加精确的预测和指导,分子动力学方法多用于模拟薄膜生长过程和原子间行为等方面,蒙特卡洛方法相较于前两者,用途更加广泛,可模拟的对象除了薄膜本身,也可以对电磁场等进行模拟。最后,对磁控溅射薄膜生长模拟未来的研究方向进行了展望。

摘要： cqvip:本文通过分子动力学方法,研究了不同孪晶界间距对10 nm和20 nm截角八面体构型Pt晶粒的强化作用。本文研究了0.67 nm、1.55 nm、2.43 nm、3.31 nm、4.19 nm孪晶界间距在10 nm和20 nm晶粒拉伸过程中的力学性能和变形机制。研究结果表明,在10 nm晶粒和20 nm晶粒中均存在一个最优孪晶界间距,分别为1.55 nm和2.43 nm,拥有最好的力学性能,同时发现在临界孪晶界前后会产生变形机制的转化,位错由沿着孪晶界滑移转变为垂直孪晶界生长。本文通过分子动力学方法,研究了不同孪晶界间距对10 nm和20 nm截角八面体构型Pt晶粒的强化作用。本文研究了0.67 nm、1.55 nm、2.43 nm、3.31 nm、4.19 nm孪晶界间距在10 nm和20 nm晶粒拉伸过程中的力学性能和变形机制。研究结果表明,在10 nm晶粒和20 nm晶粒中均存在一个最优孪晶界间距,分别为1.55 nm和2.43 nm,拥有最好的力学性能,同时发现在临界孪晶界前后会产生变形机制的转化,位错由沿着孪晶界滑移转变为垂直孪晶界生长。

摘要： 为了深入探讨在超声振动条件下立方碳化硅化学机械抛光过程中原子层面的材料去除机制,利用分子动力学方法建立碳化硅原子模型,以分析超声振动对刻划加工过程中碳化硅的晶体结构、温度、法向力和切向力的影响规律,并分析了超声振动频率对化学机械抛光质量及材料去除率的影响.结果表明:在刻划加工过程中碳化硅的局部出现了非晶态变化;超声振动的引入将大幅降低磨粒所受平均切向力和平均法向力,从而有利于刻划加工的进行及其表面质量的提高;在给定的模拟参数条件下,80GHz的超声振动频率最有利于提高材料去除率和加工表面质量,即当振动频率超过一定值后,超声振动对材料去除率和表面质量的影响不大.

摘要： 采用非平衡分子动力学方法,基于优化的集成势函数COMPASS力场,预测了室温下(300 K)硅纳米薄膜的热导率.模拟结果表明:厚度约4~10 nm的硅薄膜的热导率在3.06~7.28 W/(m·K)范围,并且随着膜厚的增加而增大,表现出明显的尺度效应.在所计算的薄膜厚度范围内,硅纳米薄膜的热导率与薄膜厚度呈现近似线性变化的关系.应用气动理论对产生的尺度效应进行了初步的理论分析,当薄膜厚度在几纳米到十几纳米时,有效声子平均自由程与膜厚有关,不再等于体材料的平均自由程.同时也将本文的预测结果与其他研究者采用Stillinger-Weber势所进行的模拟结果进行了比较.为分子动力学方法在低维材料热物性方面的研究提供了有益的参考.%Thermal conductivities of a serial of nanometer silicon films with thickness of 4~10 nm are calculated by no-equilibrium molecular dynamics method and an ab-initio force field, COMPASS.At room temperature (300 K), the thermal conductivities are 3.06~7.28 W/(m·K).The calculated results show that the thermal conductivity of nanometer silicon film decreases with the decrement of film thickness and is significantly lower than the bulk value.A notable size effect is observed due to the approximate linear relationship between the thermal conductivity and the film thickness.Phonon aerodynamic theory is employed to explain the size effect.The predicted results agree well with the results of other researcher's obtained with Stillinger-Weber potential model.This work will be helpful in applying molecular dynamic simulations to study the thermal properties of low dimension materials.

摘要： 氧化锌薄膜是一种宽禁带化合物半导体材料,其在光电子器件、压电器件、太阳能电池、气敏传感器等领域有着广泛的应用.采用非平衡分子动力学方法,选取微正则系综,利用Buckingham势函数,模拟了纤锌矿型氧化锌薄膜在z方向的热导率.模拟结果表明:薄膜厚度在15.593 ～31.2096 nm的氧化锌薄膜在温度为300 K时,其薄膜热导率的范围为0.870575～1.52165 W/(m·K),明显小于对应的大体积氧化锌的实验值,并且氧化锌薄膜的热导率随着薄膜的厚度的增加而增加,具有明显的尺寸效应.

摘要： 本文采用分子动力学方法模拟Ag及其掺杂团簇升温过程,通过平均原子势能曲线、团簇快照图分析团簇的结构和熔化行为。研究发现Ag团簇在熔化前出现二十面体结构转变,转变温度随团簇尺寸减小而降低。在(AgCo)561掺杂团簇中,Co原子的数量和位置对团簇结构和性质有重要作用:掺杂Co原子促进(AgCo)561团簇的二十面体结构转变,引起转变温度降低,且掺杂原子数越多二十面体结构转变温度越低;中心掺杂团簇的二十面体结构转变温度最高,而外层掺杂可诱导出无序态异常结构,导致团簇升温无二十面体结构转变;掺杂对团簇熔点有影响,掺杂导致团簇熔点降低,但在中心位置掺杂55个Co原子引起熔点升高。

摘要： 开展复杂等离子体中带电尘埃颗粒运动的动力学性质研究，对于揭示带电粒子间的静电相互作用的行为规律具有重要意义。在一定相互作用势情况下，基于分子动力学方法获得初始温度和浓度对复杂等离子体中带电颗粒的稳态位形分布的影响。数值模拟结果表明，带电颗粒的初始浓度对其稳态的位形分布有重要的影响。为了进一步分析不同浓度下的位形特征，对系统的静态结构因子进行了讨论，更详细地反映出各种位形呈现的相分布。%Conducting research about charged dust particle's dynamics property in dusty plasma is very important for revealing movement regulation of charged particle caused by interaction .Based on MD method ,the stable distribution of charged particle influenced by initial temperature and initial density in dusty plasma was got .From the results of numerical simulation ,we found that the initial temperature and density have important influences on the distribution of the steady state .In order to further analysis configuration property under various densities ,we also discussed the system static structure factor .It reflects phase of distribution of charged grains in more detail .

摘要： 利用分子动力学方法探查荧光探针芘分子在CTAB胶束中的增溶行为,观察到芘分子主要增溶到CTAB的栅栏区和内核区.

摘要： The solidification behavior of aluminum melt under the different cooling rate is simulated by using molecular-dynamics(MD) method .It is found that the solidification behavior of aluminum depends on the cooling rate .When the cooling rate is less than 1 .0 × 1012 .5 K · s-1 ,the undercooling of aluminum melt increases with increasing the cooling rate and the mosaic crystalline structure formed by FCC structure and HCP structure is obtained after the solidification .When the cooling rate is greater than 1 . 0 × 1015 .0 K · s-1 ,the solidification structure is the amorphous .When the cooling rate is in the region from 1 .0 × 1012 .5 K · s-1 to 1 .0 × 1015 .0 K · s-1 ,a mixture structure consisting of the crystalline and the amorphous is obtained after the solidification .With increasing the cooling rate ,the atom number of the FCC structure in the largest crystalline cluster decreases gradually w hile the atom number of the HCP structure in the maximum crystalline cluster first increases and then decreases .%对Al熔体在不同冷却速率下的凝固行为及其组织进行了分子动力学模拟 .研究结果发现金属的凝固特性受冷却速率影响 .当冷却速率小于1 .0×1012.5K·s-1时,金属Al凝固时的形核过冷度随着冷速的不断增加而增大 ,凝固后形成由面心立方结构和密排六方结构镶嵌而成的晶体组织 ;当冷却速率大于1 .0×1015.0K·s-1时 ,Al凝固后形成非晶态组织 ;冷却速率介于二者之间时 ,Al凝固后形成晶态和非晶态的混合组织 .随着冷速的增大,最大晶态团簇中FCC结构原子的数目逐渐减少 ,HCP结构团原子的数目先增加后减小 .

摘要： 超强超短激光发展的大趋势是激光脉冲时间越来越短,功率越来越高,两者之间是否存在关联?本文采用分子动力学方法模拟太赫兹脉冲宽度逐渐变窄时对水分子加热的影响,作用时间内保证脉冲能量和光子频率不变(频率为15THz),近似于一个固定冲激强度的冲激函数.模拟结果表明,脉冲的半高宽从2ps变化到0.2ps时,除了统计上的误差外,对水分子的加热效果影响不大.然而,当脉冲的半高宽从100fs减小到50fs时,加热效果突然急剧减小.这可以用单位冲激函数的性质及共振原理来说明.因为光子频率为15THz,其周期是67fs,50fs刚好进入太赫兹脉冲频率周期内,这样破坏了水分子的共振响应,可以看作脉冲时间上的阈值效应.

摘要： 本文运用改进分析型EAM模型和分子动力学方法模拟计算了DOFeAl有序合金中原子的双空位形成能.计算结果表明:在Fe-Fe和Fe-Al双空位类型中,最近邻双空位组态的形成能最低,说明Fe-Fe和Fe-Al两个双空位有聚集的趋势,但Al-Al双空位不会发生聚集现象.在三种双空位类型中,Fe-Fe双空位形成能最低,为2.024eV,Fe-Al双空位形成能居中,为3.104eV,Al-Al双空位最高,为4.045eV,因此应只能形成Fe-Fe双空位,而其它二类双空位则不太可能形成.

摘要： 该文扼要地综述了近年来提出的刻画宏观力学性质的微观模拟方法及其应用，并简述了他们应用分子动力学方法和格子气方法的近期的部分研究工作。

摘要： 本论文运用Fortran语言完成了一个分子动力学模拟程序调试和运行,选取合适的势函数建立模型,采用周期边界条件和最小像力约定等基本原理,给定每个粒子的初始位置和初始速度,通过直接对系统颗粒的运动方程进行数值求解,得到每个时刻各个颗粒的坐标和动量,再利用统计计算方法得到多体系统的静态和动态特性,从而得到宏观性质.通过基于Fortran语言的OpenMP编程方法完成分子动力学模拟程序的并行计算,其基本思想是把计算工作离散化,将一个问题平均划分成若干份,有助于同时解决问题以达到缩短计算时间的目的.分子动力学模拟的结果的可视化处理,通过使用功能强大的Tecplot软件,将大量复杂的数据转换成为直观可见的图像,通过制作动画以此清楚地反映粒子在每个时刻的运动情况.

摘要： 本论文运用Fortran语言完成了一个分子动力学模拟程序调试和运行,选取合适的势函数建立模型,采用周期边界条件和最小像力约定等基本原理,给定每个粒子的初始位置和初始速度,通过直接对系统颗粒的运动方程进行数值求解,得到每个时刻各个颗粒的坐标和动量,再利用统计计算方法得到多体系统的静态和动态特性,从而得到宏观性质.通过基于Fortran语言的OpenMP编程方法完成分子动力学模拟程序的并行计算,其基本思想是把计算工作离散化,将一个问题平均划分成若干份,有助于同时解决问题以达到缩短计算时间的目的.分子动力学模拟的结果的可视化处理,通过使用功能强大的Tecplot软件,将大量复杂的数据转换成为直观可见的图像,通过制作动画以此清楚地反映粒子在每个时刻的运动情况.

摘要： 本论文运用Fortran语言完成了一个分子动力学模拟程序调试和运行,选取合适的势函数建立模型,采用周期边界条件和最小像力约定等基本原理,给定每个粒子的初始位置和初始速度,通过直接对系统颗粒的运动方程进行数值求解,得到每个时刻各个颗粒的坐标和动量,再利用统计计算方法得到多体系统的静态和动态特性,从而得到宏观性质.通过基于Fortran语言的OpenMP编程方法完成分子动力学模拟程序的并行计算,其基本思想是把计算工作离散化,将一个问题平均划分成若干份,有助于同时解决问题以达到缩短计算时间的目的.分子动力学模拟的结果的可视化处理,通过使用功能强大的Tecplot软件,将大量复杂的数据转换成为直观可见的图像,通过制作动画以此清楚地反映粒子在每个时刻的运动情况.

摘要： 本论文运用Fortran语言完成了一个分子动力学模拟程序调试和运行,选取合适的势函数建立模型,采用周期边界条件和最小像力约定等基本原理,给定每个粒子的初始位置和初始速度,通过直接对系统颗粒的运动方程进行数值求解,得到每个时刻各个颗粒的坐标和动量,再利用统计计算方法得到多体系统的静态和动态特性,从而得到宏观性质.通过基于Fortran语言的OpenMP编程方法完成分子动力学模拟程序的并行计算,其基本思想是把计算工作离散化,将一个问题平均划分成若干份,有助于同时解决问题以达到缩短计算时间的目的.分子动力学模拟的结果的可视化处理,通过使用功能强大的Tecplot软件,将大量复杂的数据转换成为直观可见的图像,通过制作动画以此清楚地反映粒子在每个时刻的运动情况.

摘要： 本文针对复相介质及界面结构的传热问题,提出了相关物理参数与温度场的多尺度计算方法,初步建立了从微观离散系统到宏观连续系统的关联模式.

摘要： 本文针对复相介质及界面结构的传热问题,提出了相关物理参数与温度场的多尺度计算方法,初步建立了从微观离散系统到宏观连续系统的关联模式.

摘要： 本文针对复相介质及界面结构的传热问题,提出了相关物理参数与温度场的多尺度计算方法,初步建立了从微观离散系统到宏观连续系统的关联模式.

摘要： 一种基于分子动力学模拟测试碳纳米管力学性能的方法，属于纳米材料技术领域，更具体地说，涉及一种碳纳米管力学性能分子动力学模拟的方法。在分子动力学模拟中使用“弹簧”作为加载工具，实现对碳纳米管加载；并根据牛顿第三定律，通过统计“弹簧”上所受的力，得到碳纳米管所受的载荷。本发明可以高效、准确地得到碳纳米管相关力学性能及参数，从而避免了由实验带来的成本以及规避实验中的诸多不确定因素。

摘要： 本发明涉及一种基于计算机模拟配体分子与靶标受体反应并计算预测该反应的热力学(Thermodynamics)和动力学(Kinetics)参数的方法及应用系统。主要包括：1)设计计算配体分子与靶标受体结合自由能的方法，基于该方法设计了多目标分子对接方法并开发出其应用系统；2）采用该系统对配体分子与靶标受体相互作用模式的模拟和采样、获取结合自由能评分，据模拟采样结果构建配体分子与靶标受体的结合自由能势能面的方法系统；3)根据势能面获取配体分子与靶标受体识别反应路径的方法系统；4)确定反应的活性位点和过渡态位点来计算出热力学与动力学参数。本发明为药物研发提供重要依据与预测评价手段，有望提高药物研发效率并大幅度节省实验费用，成为药物研发的有效辅助工具。

摘要： 一种用于改善具有焊缝的海洋船舶的流体动力学轮廓和污染特性的方法，该焊缝形成在船舶水线以下的表面上突起的焊帽。该方法包括通过将整流件应用到水下表面来修正焊缝，例如通过使用填充物。一种具有整流件的船舶以及一种用于船舶并且包括整流件的覆层系统。

摘要： 按本发明的行驶动力学调节系统具有电子的行驶动力学控制单元，该行驶动力学控制单元与至少一个驱动控制单元连接并且构成为，使得该行驶动力学控制单元首先确定额定打滑值或者额定打滑范围和作为参考速度的实际车速。在此，在相应的实际行驶情况中，优选通过用于惯性滑行的最小允许的额定打滑值和用于牵引运行的最大允许的额定打滑值来设定额定打滑范围。按第一替选方案，根据额定打滑值或额定打滑范围将额定转速或额定转速范围输出给所述至少一个驱动控制单元。按第一替选方案的转速范围由在这种行驶情况中的最大允许的驱动打滑值和减速打滑值来计算。按第二替选方案，额定打滑值与参考车速一起直接输送给所述至少一个驱动控制单元，该驱动控制单元由此本身确定在马达层面上的额定转速。在第二替选方案中，类似于第一替选方案，取代额定打滑值，也可输出额定打滑范围，该额定打滑范围由驱动控制单元又换算成额定转速范围。

摘要： 本发明公开了基于力学试验结果的分子动力学模型验证方法，包括：步骤一，建立基于力学试验的分子动力学仿真模型；步骤二，设置分子动力学仿真模型的模拟参数；步骤三，依据模拟参数采用分子动力学模拟方法计算并且输出模拟结果；步骤四，处理模拟结果的数据以获仿真结果；步骤五，将分子动力学的仿真结果与力学试验结果进行对比验证。它具有如下优点：基于力学试验的验证方法能充分反映材料物理性能，有助于验证分子动力学模拟准确性，对提高分子动力学模拟结果的可信度以及分子动力学技术的广泛应用具有重要意义。

摘要： 本发明公开一种用分子动力学模拟诱导聚合物链取向结晶以及拉伸力学破坏的方法。建立聚合物的分子模型，设定原子的初始位置、速度和力场。体系总能量包含动能和势能两部分，其中动能和温度有关，而势能主要包括成键和非键相互作用，即键伸缩能、键角弯曲能、二面角扭转能和范德华相互作用能。采用周期性边界条件，依次对体系进行能量优化、NVT和NPT平衡，进行非等温结晶模拟。用GROMACS软件对体系进行单轴恒力拉伸取向结晶；然后用LAMMPS软件恒速拉伸，研究结晶聚合物的应力应变，及对温度和拉伸速率的依赖性。本发明利用计算机模拟方法，克服了实验局限，实时观察到取向结晶和拉伸过程中微晶的演变，结论与实验数据吻合。

摘要： 本发明公开了一种采用系统粗粒化分子动力学研究重复聚酰亚胺体系热力学性质的模型构建方法。该方法包括下述步骤：a)对合成所述聚酰亚胺所采用的二酐和二胺组成的熔体体系进行全原子动力学模拟，得到所述熔体体系的平衡构象以及密度；b)采用合理的系统粗粒化模型映射方案，分析得到全原子动力学模拟的成键构象分布函数和径向分布函数RDF；c)将步骤b)得到的全原子动力学模拟的成键构象分布函数和径向分布函数RDF进行玻尔兹曼变换，从而进行粗粒化模型分子动力学模拟；d)得到所述聚酰亚胺分子的粗粒化势函数。本发明用苯型四甲酸二酐和4,4‘‑二胺基二苯醚聚合而成的Kapton薄膜为例，通过上述步骤，得到与实验相匹配的热力学性质(密度、玻璃化转变温度等)。

摘要： 一种基于分子动力学模拟测试碳纳米管力学性能的方法，属于纳米材料技术领域，更具体地说，涉及一种碳纳米管力学性能分子动力学模拟的方法。在分子动力学模拟中使用“弹簧”作为加载工具，实现对碳纳米管加载；并根据牛顿第三定律，通过统计“弹簧”上所受的力，得到碳纳米管所受的载荷。本发明可以高效、准确地得到碳纳米管相关力学性能及参数，从而避免了由实验带来的成本以及规避实验中的诸多不确定因素。

摘要： 本发明涉及一种基于计算机模拟配体分子与靶标受体反应并计算预测该反应的热力学(Thermodynamics)和动力学(Kinetics)参数的方法及应用系统。主要包括：1)设计计算配体分子与靶标受体结合自由能的方法，基于该方法设计了多目标分子对接方法并开发出其应用系统；2）采用该系统对配体分子与靶标受体相互作用模式的模拟和采样、获取结合自由能评分，据模拟采样结果构建配体分子与靶标受体的结合自由能势能面的方法系统；3)根据势能面获取配体分子与靶标受体识别反应路径的方法系统；4)确定反应的活性位点和过渡态位点来计算出热力学与动力学参数。本发明为药物研发提供重要依据与预测评价手段，有望提高药物研发效率并大幅度节省实验费用，成为药物研发的有效辅助工具。

摘要： 本发明公开一种采用变力场分子动力学方法实现缠结粗粒化高分子熔体平衡模型构建的方法，构建能够快速平衡缠结粗粒化高分子熔体的体系的模型方法。包括：直接采用标准分子动力学模拟短链长体系作为参考体系，计算链的Kuhn长度l