模型流体扩散系数与温度关系的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟的方法,计算了模型流体氩及氩/氪溶液的自扩散系数和互扩散系数,及其与温度的关系.计算结果表明:对不同状态下氩的自扩散系数的计算与实验结果符合较好,误差在10%左右;采用Green-Kubo法和Einstein法计算的扩散系数相等;扩散系数与温度的关系均服从D=D0e-E/RT的关系,对Ar/Kr体系自扩散系数和互扩散系数的MD模拟结果进行拟合,得到Ar、Kr自扩散系数及互扩散系数的活化能分别为1 278 J/mol、1 340 J/mol和1 296 J/mol.     

Lennard—Jones流体固液相变的分子动力学模拟

采用等温等容分子动力学模拟方法，研究了Ｌｅｎｎａｒｄ－Ｊｏｎｅｓ流体从固相到液体体系结构和性质的变化。均方位移，径向分布函数，平动序参数等结构和性质的模拟表明体系经历了固液相变。在对比密度为０．８４。０．８６，０．８８和０．９时，体系熔点分别为０．６６－０．６７，０．７１－０．７２，０．８２－０．８３和０．９０－０．９１。     

氧化钆掺杂氧化铈的分子动力学模拟

为了研究氧化钆掺杂的氧化铈( GDC)在不同掺杂浓度下的晶格变化情况及工作机理,以牛顿第二定律为基础,建立了GDC的微观原子模型,采用分子动力学模拟的方法系统计算了工作状态下的GDC.计算结果显示:随掺杂浓度的增加,GDC 晶格常数、O2--O2 -最近邻距离不断增加,Ce4+ -O2 -、Gd3+-O2-最近邻距离却不断减小,且由当前常用的4种势函数计算的晶格构型并无太大差异.在模拟过程中,O2-的扩散系数随掺杂浓度的增加先增大后减小,当氧化钆浓度为8％左右时,扩散系数达到最大.     

基于圆柱形纳米颗粒的纳米流体导热特性模拟

纳米流体是将纳米颗粒分散在基液形成的一种介质,具有较强的导热性能,在诸多领域具有重要的应用。纳米流体的悬浮颗粒多为球形颗粒,而在实际应用中很多颗粒为非球形。基于平衡态分子动力学模拟方法,研究了含有圆柱形纳米颗粒的纳米流体导热性能。计算结果表明,随着纳米颗粒球形度降低,纳米流体的热导率明显增大。基于纳米流体径向分布函数以及基液和纳米颗粒扩散系数的分析表明,对于相同体积的纳米颗粒,圆柱形纳米颗粒的比表面积较大,颗粒表面的类固液体层效应是非球形纳米颗粒提高纳米流体热导率的主导机制,并且颗粒的布朗运动有可能削弱此效应。该研究结果为强化纳米流体热导率提供了新的思路。     

浓度对NaCl水溶液影响的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟方法对温度为298K，浓度分别为0．87mol／L、2．2mol／L和4．1mol／L的NaCl溶液进行了研究，考察了浓度对溶液微观结构和动态性质的影响。模拟发现，浓度对离子近程水化的结构有一定的影响，随着溶液浓度的增加O-O径向分布函数变化显著，高浓度时水分子周围不再有明显的第二配位圈。MD模拟得到的溶液微观构型的图像显示，Na^ 水化圈内的水分子以氧原子靠近阳离子，Cl^-水化圈内的水分子以氢原子靠近阴离子。Na^ 的水化数随着溶液浓度的增加逐渐减小，Cl^-的水化数随着溶液浓度的增加逐渐变大，水分子在阴离子和阳离子的水化圈内的停留时间均随着电解质浓度的增加而增加。溶液浓度的增加，加剧了离子微观反向运动的振荡，自扩散系数降低。     

甲醇水溶液结构和扩散性质的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了不同浓度甲醇水溶液的热力学、微观结构和动力学性质。模拟发现随着甲醇浓度的增加，溶液的超额混合焓呈先降低后增加的趋势，在XM（摩尔分数）为0．36时出现最小值，与实验结果相当吻合；甲醇分子配位圈内水分子的配位数NMw随甲醇浓度的增加而减小，水分子配位圈内水分子的配位数Nww也随甲醇浓度的增加而减小；溶质的加入使水分子间的间隙变小，配位数Nαβ与组成XM呈线性关系。     

液态Ag冷却过程中的分子动力学模拟

基于分子动力学模拟方法,采用FS（Finnis-Sinclair)多体相互作用势,在不同冷却速率下,对液态金属Ag的冷却、结晶过程进行了研究,给出了金属Ag在冷却过程中的微观结构和特点和变化规律。     

方解石水溶液结晶的分子动力学模拟

将方解石水溶液看作正则系综,采用分子动力学方法对构建的方解石水溶液进行模拟计算,模拟了温度从273～373K变化时方解石水溶液的结晶情况.通过分析不同温度下的扩散系数,径向分布函数图以及结合能的大小,得出水溶液随着温度的升高,水分子的扩散系数不断增大,Ca2+和CO23-的扩散系数在293K时相对较小,容易结晶.计算了293K时方解石水溶液中的Ca2+和CO32-的径向分布函数,得到在距离为2.1处最容易结晶.另外,通过计算得到方解石在(1-1 0)晶面与Ca2+,CO32-的结合能为-0.38 kcal/mol.     

分子动力学模拟拉伸温度对锆相变的影响

本文采用分子动力学模拟方法研究了不同拉伸温度(100～900 K)对密排六方结构(HCP)的锆单晶相变的影响,并将模拟结果与实验观察中高分辨率透射电子显微图片相结合.结果表明:外加载荷会诱发沿Pitsch-Schrader(PS)的位向关系(OR)的HCP到体心立方结构(BCC)的相变,随后,BCC相沿贝茵路径(Bai...     

分子动力学模拟在药物与膜相互作用研究中的应用

药物与细胞膜的相互作用是决定药物在体内吸收、分布、代谢与排泄的关键因素之一,最终影响临床上的药效与毒副作用.对药物透膜过程的分子动力学模拟可在原子层面上提供药物与膜相互作用的丰富信息,从而指导药物分子的设计与优化以及载药体系如脂质粒的优化.从磷脂双分子层模型、全原子/联合原子模型方法及粗粒化模型方法、膜性质关键参数分析等方面展开介绍,并对系列药物分子与膜的相互作用分子动力学模拟应用实例进行了综述.     

Hydrogen diffusion in aluminum melts: An ab initio molecular dynamics study

The diffusion process of hydrogen in aluminum melts was investigated by molecular dynamics simulation. The pair correlation function, first peak position, and coordination number was calculated and differences in the structural properties among Al-H, Cl-H, and Al-Cl pair were examined. The mechanism of chlorine on improving hydrogen diffusion was discussed. From an ab initio molecular dynamics calculations, the diffusivity of hydrogen in liquid aluminum as D(T)=(0.118×10-4 m2/s)exp(-0.316 eV/kT) is obtained, which is in good agreement with the experimental data. Correspondingly the diffusivity with presence of chlorine is promoted as D(T)=(0.09×10-4 m2/s)exp(-0.251 eV/kT). It can be concluded that the diffusion of hydrogen in aluminum melts can be enhanced in the presence of chlorine.     

Growth Dynamics of Phase Separation for Two-dimensional Binary Fluid

The dynamics of phase separation in two-dimensional binary fluid with low-middle densities was investigated by molecular dynamics simulation. The spinodal decomposition region for symmetric systems may. he divided into the diffusive and kinematic region. At an elevated temperature, the motion ofparticles is diffiusive. At a middle temperature, the kinematic mechanism takes effect on the systems with middle density, and the diffusive mechanism holds only for the dilute system. At a how temperature, the ptase separation oheys the kinematic mechanism in a wide range of density. For asymmetric systms,the growth of particles A (mojority) is diffusive from that of particles B (minority). The diffusive and kinematic regions for the majority are similar to those of symmetric system. The growth exponent for the minority is related to its absolute density and temperuture because of its small density.     

Molecular dynamics simulation of hydrogen enhancing dislocation emission

Ｍａｎｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｈｙｄｒｏｇｅｎｃａｎｅｎｈａｎｃｅｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｅｍｉｓｓｉｏｎ,ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｍｏｔｉｏｎ[1,2].Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｃｅｓｓｔｈｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｈａｎｃｉｎｇｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｅｍｉｓｓｉｏｎ,ｗｅｎｅｅｄｎｏｔｏｎｌｙｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｏｆｐｕｒｅｍｅｔａｌａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｎ,ｂｕｔａｌｓｏｔｈｅｉｎｔｅｒａｔｏｍｉｃｐｏｔｅｎｔｉａｌ…     

金刚石薄膜热导率的分子动力学模拟

采用非平衡分子动力学法(NEMD),利用Tersoff势能函数,通过固定边界模型和常热流法,模拟了金刚石薄膜的微尺度导热过程.根据薄膜内的温度梯度和通过薄膜的热流,采用Fourier定律计算某一给定状态下的薄膜热导率.计算结果表明:厚度在2~8 nm,温度在400 K状态下,金刚石薄膜的热导率与厚度成近似线性变化;薄膜厚度和热流一定,温度400~1 200 K时,金刚石薄膜的热导率随温度的升高,温度增至1200 K时热导率趋近于一个常数.     

纳米薄膜润滑的分子动力学模拟

针对广泛存在于微机电系统和精密机械中的纳米薄膜润滑问题,首先建立了作为润滑剂的正十六烷长链分子间的作用力模型;接着运用分子动力学模拟的方法得到了润滑剂在6种不同的剪切速率下的应力、速度和温度分布;研究了摩擦过程中特殊的物理现象.结果表明:随着剪切速率的变化,润滑剂的温度和所受到的剪切应力不断变化;润滑剂的分层和层间滑移现象在各种剪切速率下都会发生,是纳米薄膜润滑中的普遍现象.此研究对理解和研究纳米润滑薄膜的作用机理有促进作用.     

Molecular dynamics simulations on the relationship between the elastic parameters and the molecular structures of nano-hybrid POSS materials

In the field of macromolecules,traditional techniquessynthesize all kinds of macromolecule materials followingchemosynthesis rules.Although thousands of macromole-cule materials have been synthesized,only several hun-dred kinds are useful in industry,most…     

Molecular dynamics simulation of thermal stability of nanocrystalline vanadium

Currently, because of the thermal instability of nanocrystalline (NC) materials, there is little report on their thermal properties. Thus, for the NC, the study on their thermal sta- bility has been an urgent issue from the view of practical application and theoretical re- search. The difficulty for investigating the growth of NC material is to determine the crystal grain size precisely. Crystal grain size is generally determined by electronic mi- croscopes or X-ray diffraction[1]. Experime…     

Molecular dynamics simulation of Ni3Al melting

With the Voter-Chen version of embedded-atom model (EAM) potential and molecular dynamics, the melting of Ni3Al alloy was simulated by one-phase (conventional) and two-phase approaches. It is shown that the simulated melting point is dependent on the potential and the simulation method. The structures of the melts obtained by different simulation methods were analyzed by the pair correlation function, the coordination number, and the distribution of atom pair type (indexed by the Honeycutt-Andersen pair analysis technique). The results show that the structures are very similar.