金刚石膜的计算机虚拟制备技术中的分子动力学模拟

综述了近年来金刚石薄膜形成过程的分子动力学（Molecular Dynamics，简称MD）模拟研究，详细地阐述了原子间相互作用势的选取，总结了不同沉积条件下MD的计算模型和几种典型情况下的模拟结果。研究表明：在原子尺度上，MD方法能较全面地提供有关膜生长的信息，对进一步了解金刚石膜形成的微观机制以及为细观层次仿真提供基本信息均具有重要意义。     

中能质子入射散裂反应研究

采用改进的量子分子动力学模型（ImQMD05）加统计衰变模型（SDM），研究了中能质子入射散裂反应。     

裂纹对石墨烯拉伸力学性能影响的数值仿真

为研究裂纹对石墨烯力学性能的影响,以锯齿型石墨烯为研究对象,基于分子动力学方法,采用Tersoff势函数分析裂纹长度对石墨烯拉伸力学性能的影响以及含有裂纹的石墨烯在不同应变率下的拉伸变形破坏过程.结果表明,裂纹长度的增加大大减小石墨烯的抗拉强度和抗拉应变,对弹性模量有一定影响;裂纹降低石墨烯的抗拉应变对应变率的敏感性,但对于含有裂纹的石墨烯,仍可以增大加载速率来提高石墨烯的抗拉性能.     

分子动力学在材料科学中的应用

分子动力学方法是进行物质原子或分子层次计算机模拟时所采用的一种基本方法。通过分子动力学模拟，可以给出原子尺度上材料及其演化过程细节的可能性，具有无先例的准确性，使材料设计和性能预测成为可能。本文分析了分子动力学模拟的基本原理和算法；综述了分子动力学在材料科学中的应用，介绍了最近发展的第一原理分子动力学模拟，指出材料科学中第一原理分子动力学模拟的应用还有待进一步发展。     

以分子动力学模拟探究苹果酸脱氢酶的嗜极机制

为了研究嗜热酶、嗜冷酶在极端温度下维持稳定性和活性的机制,本文通过分子动力学模拟的方法,从原子尺度上分析了嗜热苹果酸脱氢酶及其同源嗜冷酶的分子动力学特性。数据显示嗜热酶所形成的盐桥和氢键明显多于嗜冷酶。通过比较均方根偏差、回旋半径、氨基酸残基的柔性等值,发现嗜热酶的结构较非嗜热酶更具刚性。盐桥、氢键数目的不同和整体结构的刚柔性,很可能会是嗜热、嗜冷酶在极端温度下能维持结构稳定的主要原因。     

黄腐酸结构、构象和聚集过程的分子模拟研究

自然界中广泛存在着的腐植物质(HS)有多种化学反应能力,诸如矿物质的风化、养分的生物有效利用和污染物的迁移等相关的生物地球化学反应能力。腐植物质的反应性取决于其官能团的化学特性与微观结构,同时又受到周围环境及介质组分的影响。为了更好地了解腐植物质在水、土壤中的结构、构象以及聚集过程,文中描述了以伯明翰东北部庙宇(TNB)的样本,按离子或非离子的黄腐酸分子结构建模研究的过程。该理论研究结果和黄腐酸的溶解度(偶极矩)、电子和振动光谱等一些实验研究的结果能很好的吻合。其中水分子的存在对静电有很大的稳定作用,并且随着离子化程度的增加,这种作用变得更强。在真空中,由于氢键和非键力相互作用增加,未离子化的聚集体比单体更稳定。因此,随着黄腐酸分子的离子化,聚集作用将不再发生。在溶液中,黄腐酸的浓度是聚集的关键因素。若当量浓度太低,含有两个黄腐酸的系统就不可能发生聚集,但是随着当量浓度的提高,系统中聚集体的数量也将上升,情况就发生改变。离子态是聚集的另一个关键因素。离子态的黄腐酸分子有着更高的负电荷,而这会增强能量势垒,阻碍由布朗运动引起的黄腐酸分子的相互接近。     

金纳米线拉伸行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了不同截面尺寸金纳米线的拉伸力学行为。计算结果表明:相同长度的金纳米线弹性模量随着截面尺寸的减小而减小,而其屈服强度随着截面尺寸的减小而增大,并且发生屈服推迟现象。应力—应变曲线与形变过程相对应。在弹性变形阶段,纳米线形变不显著;随着应变量的增加,发现纳米线出现大量堆垛层错。     

再生剂与老化沥青微观作用机理

采用分子动力学模拟方法,根据老化沥青体系溶解度参数变化规律,研究了再生剂组分对老化沥青相容性的影响;通过体系的相互作用能分析,探讨了再生剂组分对老化沥青再生的作用机理。结果表明,芳香分有助于改善老化沥青的相容性,且芳香分掺量越大改善效果越好;饱和分则刚好相反,这与实验结论相一致。芳香分与老化沥青相互作用能随掺量增大而急剧增大,意味着两者相互吸引作用显著增强,其原因在于静电相互作用能占据主导地位,范德华相互作用能相对较小;然而饱和分与老化沥青的相互作用能随掺量变化不大,其中静电相互作用能和范德华相互作用能几乎各占一半贡献。分子间的静电相互作用能是影响老化沥青再生的主要因素。