W及W-Mo团簇吸附H2分子的密度泛函研究

采用密度泛函广义梯度近似(GGA)的PW91方法,用全电子基组DNP对Wn(n=2-5)及W-Mo团簇几何结构进行优化,计算团簇电子结构参数,考察H2分子在W团簇上的吸附行为,并计算W4、W2Mo2团簇吸附H2分子的Mulliken电荷布居.结果表明:Wn(n=2-5)团簇为共价性成键特点,吸附H2分子的吸附能在0.0...     

碳团簇Cn+(n=1-5)注入CR39树脂的吸收光谱研究

利用2×1.7串列加速器产生的团簇离子Cn+(n=l-5)注入到CR39树脂中,树脂的光吸收性质因注入的团簇离子的剂量、剂量率以及团簇中所含原子的个数不同而有不同的变化.该项研究表明团簇与固体相互作用时团簇效应是通过电子阻止来体现的.     

碳团簇C+n(n=1—5)注入NaCl晶体的研究

能量为 0 .6MeV/C荷能碳团簇离子Cn+(n =2— 5)注人到NaCl单晶 ,利用TRIM程序对碳团簇在NaCl单晶中的射程进行模拟 ,碳团簇NaCl单晶内存在一定长度的“团簇区域”。光学吸收谱表明 :由于团簇区域的存在 ,不同碳离子团簇辐照产生的缺陷种类浓度都有很大不同 ,较大团簇会产生V2 和V3色心 ,色心浓度也较大。     

CunAum(n+m=4)类晶结构团簇电子结构性质的第一性原理计算

用基于第一性原理的密度泛函理论计算分析了CunAum(n m=4)类晶结构团簇的电子结构性质。计算得到的晶格参数与实验值吻合较好。体系能带结构和态密度分析表明,对能级的贡献主要来自d轨道的电子,且在费米能级附近出现较强的峰,此处的光吸收作用显著增强。电荷密度分布说明,体系的键结构致密度较大,其中存在共价键和金属键,金属键主要由d轨道电子的共有化运动而形成。     

EQMD模型在轻核奇异结构研究中的应用

应用一种扩展的分子动力学模型(Extension of quantum molecular dynamics,EQMD)研究了轻核的晕结构和团簇结构。对于晕结构,详细讨论了晕结构核在EQMD模型框架下的初始化,给出了14Be、17B、19C和22C的晕核结构性质和物质密度分布,讨论了价中子波包宽度、核芯核子的波包宽度以及核芯的形态对于晕结构存在的重要性。对于团簇结构,给出了EQMD模型框架下对于轻的4n核的α团簇态的描述结果,讨论了不同团簇态的稳定性、结合能以及不同核子的波包宽度,指出了团簇态在自由演化过程中的α之间能量流动性质。并讨论了4-α正四面体结构作为16O基态的可能性。     

载能钼团簇束与单晶硅碰撞室温下合成二硅化钼

用一种新型磁控溅射气体凝聚团簇源产生Mon^-团簇束,当团簇束分别在偏压为0、1、3、5、10kV的电场中加速后,沉积在室温下的P型Si(111)衬底上,获得Mo／Si(111)薄膜样品。用XRD分析表明,在室温下,偏压≤5kV团簇束沉积和常规磁控溅射沉积获得的Mo／Si(111)样品,其界面均无二硅化钼(MoSi2)生成;偏压=10kV时,团簇束沉积其界面直接有MoSi2生成。对于团簇束沉积,当偏压大于一定值时(在本实验条件下偏压≥3kV),薄膜才开始以Mo(110)择优取向生长。     

硼氢化物(B2Hn)(n=1~6)电子特性的动力学研究

采用密度泛函(DFT)B3P86方法,结合Dunning的相关一致三重基cc-pVTZ,优化计算硼氢化物 (B₂H_n) (n=1~6)可能的几何构型,得出最稳定结构的几何参数、电子结构和振动频率等参数,给出了最稳定结构的总能量(E_T)、结合能(E_BT)、平均结合能(E_av)、电离势(E_IP)、能隙(E_g)、费米能级(E_F)和氢原子差分吸附能(E_diff)等。结果表明,硼氢化物基态稳定结构的电子态分别为：n为奇数时为双重态2A,n为偶数时为单重态1A。由于B原子属于缺电子原子,能与等电子原子H化合,通过桥键形成多中心键的氢化物,优化计算发现,硼氢化物最稳定结构都存在桥键,且n为奇数的桥键作用比相邻偶数的强。通过分析最稳定结构的电子特性发现,B₂H_n(n=1~6)中B₂H₆的电离势和能隙最大,桥键比端键长,红外光谱强度最大,说明该硼氢化物最稳定,且其氢原子差分吸附能最大,储氢性能相对最好。     

锕系金属掺杂硼团簇AnB_(7)(An=Ac、Th、Am、Cm)的理论研究北大核心CSCD

通过金属掺杂,硼团簇可以表现出特殊的结构特征和化学性质。尽管主族金属、过渡金属和镧系金属掺杂的硼团簇已被相继报道,但目前锕系金属掺杂的硼团簇研究相对较少。本工作使用密度泛函理论(DFT)预测了一系列锕系金属掺杂硼团簇AnB_(7)(An=Ac、Th、Am、Cm)。理论计算表明,其能量最低的结构分别为C_(6)v AcB_(7)、C_(2)v ThB_(7)、C_(2)v AmB_(7)和C_(6)v CmB_(7),且均为半夹心构型。在每个AnB_(7)体系中,B_(3)-7具有六个离域的π电子和六个离域的σ电子,均为双重芳香性团簇。成键性质分析表明Am-B和Cm-B键的共价相互作用强于Ac-B和Th-B键。此外,这些硼团簇均非常稳定,且AmB_(7)和CmB_(7)稳定性更高,而共价相互作用是影响AnB_(7)稳定性的重要因素。本工作丰富了锕系金属掺杂的硼团簇的种类,并为设计锕系金属掺杂硼团簇材料提供了理论基础。     

Eu(Ⅲ)和Am(Ⅲ)在Th4(PO4)4P2O7上的吸附行为

通过静态法研究了Am(Ⅲ)和Eu(Ⅲ)在Th4(PO4)4P2O7上的吸附行为,主要包括吸附平衡时间、固液比、pH值、离子强度以及富里酸(FA)等因素对吸附的影响.实验结果表明,Am(Ⅲ)和Eu(Ⅲ)在Th4(PO4)4P2O7上的吸附具有相似的pH吸附曲线,pH值的变化对吸附的影响较大,吸附率在pH=2~5时出现剧增;在其他条件相同时,KNO3离子强度从0.01 mol/L增大到0.1 mol/L,吸附率随着离子强度的增大而减小.通过对比实验发现,FA对Am(Ⅲ)和Eu(Ⅲ)在Th4(PO4)4P2O7上的吸附具有促进作用.Am(Ⅲ)和Eu(Ⅲ)在Th4(PO4)4P2O7表面可能形成了表面络合物.吸附剂的表面特征及其吸附机理研究是进一步深入研究的重点.     

Cu纳米团簇发光性能和结构的研究

利用光致发光谱(Photoluminescence,PL)、X射线吸收精细结构(X-ray Absorption Fine Structure,XAFS)和MALDI-TOF质谱等技术研究了化学还原法合成的Cu金属纳米团簇的发光性能及其结构。PL谱表明随着反应溶液中十二硫醇(C12SH)和2-巯基-5-正丙烷基嘧啶(C7H10N2S,2-mercapto-5-n-propylpyrimidine,MPP)配体比例的增加,Cu纳米团簇主发光峰的波长从618 nm逐渐蓝移到571 nm。质谱的结果说明以MPP作为单一配体时的主要产物为Cu5[MPP]3;而当为MPP与C12SH两种混合配体时,Cu纳米团簇中Cu原子数变小,组成变为Cu4[MPP][C12SH];并且随着C12SH比例增加,Cu4[MPP][C12SH]产物的组成保持不变。XAFS结果则进一步表明随着C12SH比例的增加,Cu纳米团簇的Cu-S键长从0.228 nm缩短到0.224 nm,原子构型从双三角锥结构转变为四面体。综合以上结果,认为Cu纳米团簇的原子数的减少导致团簇的光致发光从618nm蓝移至597 nm;而Cu-S键长的缩短引起Cu(I)-S杂化的HOMO-LUMO带隙增大,从而导致团簇的发光波长进一步从597 nm蓝移至571 nm。     

Re/99Tcm(CO)3-EPBI与Aβ(1～40)结合能力的测定及生物分布

为发展锝-99m标记的阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)早期诊断显像药物,在荧光测定法基础上,建立了体外荧光法测定羰基铼配合物与Aβ_(1～40)淀粉样纤维结合的解离常数K_d的方法.同时,合成了配体2-(1-乙基苯并咪唑)吡啶(EPBI)及其铼的配合物Re(CO)_3Cl(EPBI),测定后者与体外缠结Aβ_(1～40)结合的解离常数Kd;采用直接标记法制备EPBI的[~(99)Tc~m(CO)_3]~+配合物,并研究配合物[~(99)Tc~m (CO)_3]~+-EPBI的理化性质及生物分布.结果表明,Re(CO)_3Cl(EPBI)与Aβ_(1～40)结合的解离常数K_d=13.3 μmol/L;正常小鼠体内生物分布研究表明,化合物[~(99)Tc~m (CO)_3]~+-EPBI的脑初始(2 min内)摄取值为(0.63±0.17)%ID/g(n=3),在脑内清除较快,120 min时,摄取值为(0.27±0.03)%ID/g(n=3).     

非均匀形核对辐照诱导钨内微结构演化行为影响的团簇动力学模拟

金属钨(W)及其合金作为未来聚变堆最具应用前景的面向等离子体结构材料(PFMs),其服役性能直接影响聚变堆长期服役的安全性,辐照诱导W及其合金内微结构演化导致的辐照脆化现象始终是限制其工程应用的关键因素。本文基于分子动力学计算结果,进一步完善了辐照诱导材料微结构演化行为的团簇动力学模型,采用更加完备的物理模型描述材料内辐照缺陷的产生行为,并进一步探讨了W基体内辐照缺陷产生过程对微结构演化行为的影响。模拟结果表明,高能初始离位原子(PKA)诱发级联碰撞直接产生的缺陷团簇是W内位错环、空洞演化中最重要的形核机制;非均匀形核所产生的间隙团簇的扩散行为对位错环的长大行为有重要影响,会导致位错环尺寸分布中出现亚尖峰与台阶状形貌。     

H原子在γ-U(100)表面吸附与扩散的密度泛函研究

采用密度泛函理论方法研究了H原子在γ-U(100)表面的吸附和扩散。结果表明：H原子在γ-U(100)表面的最佳吸附位依次为穴位、桥位和顶位,吸附能分别为2.696、2.597和2.017 eV;H原子在γ-U中的最佳间隙位为四面体间隙,其次是八面体间隙,吸附能分别为1.534 eV和0.991 eV;H原子在铀表面以及近表面层的不同吸附位之间的扩散需克服不同的势垒,相比于间隙位,H原子更倾向于在γ-U(100)表面吸附聚集。     

H原子在Zr(0001)表面吸附的第一性原理研究

结合蒙特卡洛（MC）模拟和第一性原理密度泛函理论（DFT）方法,从Zr-H体系微观结构、吸附概率、吸附能、Mulliken电荷布居数以及电子态密度等方面对H原子在α-Zr(0001)表面的吸附位点和吸附机理等进行计算分析。结果表明:H原子在Zr(0001)表面首先产生物理吸附,然后由物理吸附转变为化学吸附,吸附过程中电荷不断由 Zr(0001)表面原子向H原子转移,最后趋于稳定。另外,稳定吸附后的H原子直接与 Zr(0001)表面最表层原子生成化学键,且主要由H(s)、Zr(s)和Zr(d)轨道的电子态做贡献。综合分析得到H原子在Zr(0001)表面的吸附位点优先级顺序为密排六方间隙位（hcp位）＞面心立方间隙位（fcc位）＞桥位（bridge位）,顶位（top位）不会产生吸附。      

25 keV附近中子平均俘获截面〈σ_(nγ)〉系统学研究

文章研究了25keV附近中子平均俘获截面随质量数A、有效激发能U及能级密度参数α的系统学依赖性。给出系统学公式为〈σ_(nγ)〉=0.3482A~(-1.033)U~(-0.2438)α~(0.8569)exp{1.011(αU)~(1/2)}     

双羟基脲与HNO2的反应动力学及对Pu(Ⅲ)的稳定作用

研究了HClO4和HNO3体系中双羟基脲(DHU)与HNO2的反应动力学.结果表明,HClO4和HNO3体系下DHU与HNO2的反应动力学速率方程式均为-dc(HNO2)/dt=k·c(HNO2 )1·c(DHU )0·c(H+)-0.15,反应对DHU均呈零级.在HClO4体系下,θ=15 ℃, I=0.5 mol/kg时,反应速率常数k1=(2.37±0.04) mol0.15/(L0.15·min);在HNO3体系下,θ=10 ℃, I=0.5 mol/kg时,反应速率常数k2= (1.29±0.06) mol0.15/(L0.15·min)(n=8).同时考察了反应温度对反应速率的影响,结果表明,随着温度的升高, 反应速率均明显加快, HClO4和HNO3体系对应的反应活化能分别为68.2 kJ/mol和76.8 kJ/mol.在HClO4和HNO3体系中,随着离子强度的增加,氧化还原反应的表观速率常数k'均下降.过量的DHU在HNO3溶液中可以很好的稳定Pu(Ⅲ)48 h而不被氧化.     

自辐射场下UN分子光谱研究

采用优选的B3P86密度泛函方法,对铀原子和氮原子分别使用相对论有效原子实势和6-311+G(d)基组,研究了铀本身产生自辐射场（-0.005～0.005 a.u.）作用下UN基态分子的能隙、谐振频率和费米能级。结果表明：UN分子在自辐射场中的谐振频率与实验值1 007.7 cm^-1基本吻合。能隙和费米能级随自辐射场的增大而增大,占据轨道的电子难以被激发至空轨道而形成激发态,UN分子在自辐射场中更趋于稳定,可阻止N₂等分子扩散到表面内层而腐蚀铀表面,有利于铀在自辐射场中抗腐蚀。     

Pu(OH)4(am)与碳酸根的配位行为研究

为了解在惰气环境Pu(OH)_4(am)与碳酸盐溶液中HCO^-₃，CO^2-₃的配位行为，考察了放置时间对Pu总浓度的影响；同时也考察了pH值、碳酸根总浓度变化对碳酸盐溶液中Pu的主要存在形态及溶解总浓度的影响。实验结果表明，HCO^-₃离子与Pu(OH)_4(am)生成[Pu(OH)₄(HCO₃)₂]^2-（lg K=-2.61±0.18, lgβ=54.25±0.18）或[Pu(OH)₂(CO₃)₂]^2-（lgK=-2.61±0.18, lgβ=46.91±0.18）；CO^2-₃离子与Pu(OH)_4(am）生成[Pu(OH)₄(CO₃)₂]^4-（lgK=-3.52±0.11, lgβ=53.33±0.11）。可能的配位反应方程式为： Pu(OH)_4(am)+2HCO^-₃ = [Pu(OH)₄(HCO₃)₂]^2-, Pu(OH)_4(am)+2HCO^-₃ =[Pu(OH)₂(CO₃)₂]^2-+2H₂O, Pu(OH)_4(am)+2CO^2-₃=[Pu(OH)₄(CO₃)₂]^4-。     

光电倍增管中子直照响应实验研究

采用脉冲束中子飞行时间法和脉冲电荷计数法相结合的多参数测量方法,在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器上,利用9Be(d,n)10B反应白光中子源,实验研究了光电倍增管对0.75～15MeV之间的出射中子直照灵敏度。根据光电倍增管的工作原理,采用MCNP程序模拟计算了光电倍增管的中子直照灵敏度。分析表明,计算结果与实验结果基本一致。     

Am(Ⅲ)在Al2O3和石英上的吸附行为

研究了Am(Ⅲ)在Al2O3和石英上的吸附行为,探讨了水相pH值、总CO2-3和SO2-4浓度(1.0×10-3～2.0×10-1 mol/L)、腐殖酸和Am(Ⅲ)浓度等因素对吸附的影响,并对可能的吸附机理进行了分析,同时以1.0 mol/L HCl做为解吸剂,对吸附平衡后的固相进行了解吸实验.结果表明,随着水相pH值的升高,Am(Ⅲ) 在Al2O3和石英上的吸附分配比增大,水相的化学组分及其相应浓度增大对Am(Ⅲ)在石英上的吸附影响较明显;Am(Ⅲ)在Al2O3和石英上以界面配合物的形式吸附,且可用Freundlich吸附等温式描述;水相中腐殖酸浓度增大,Am(Ⅲ)在Al2O3和石英上的吸附降低.