分子动力学模拟晶体的热学性质ppt培训课件

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1、分子动力学模拟晶体的热学性质1内容摘要分子动力学的简介研究的目的及意义研究的方法结论与建议2分子动力学的简介分子动力学模拟的概述所谓分子动力学模拟，是指对于原子核和电子所构成的多体系统，用计算机模拟原子核的运动过程，并从而计算系统的结构和性质，其中每一个原子核被视为在全部其他原子核和电子所提供的经验势场作用下按牛顿定律运动。特点：将微观的结构可视化可以模拟大型工件或原子数目大的实验系统规模可达数万个原子模拟时间为纳秒量级3分子动力学的发展史1957年：基于刚球势的分子动力学法1964年：质点系扩展1971年：刚体系扩展19

2、77年：约束动力学方法1980年：恒压条件下的动力法方法1983年：非平衡态动力学方法1984年：恒温条件下的动力学方法1985年：第一原理分子动力学法1991年：巨正则系综的分子动力学方法广泛应用于材料科学、生物物理和药物设计等分子动力学的发展及应用现状发展及应用4分子动力学的发展及应用现状金属表面原子运动与内部原子有很大不同，其热力学性质表现出很明显的非谐效应，成为分子动力学模拟的热点，但其具体过程却很难由实验获得。近些年，采用基于有效介质理论的多体势函数的分子动力学（MD）方法，模拟了不同金属原子体系的表面运动变化过

3、程上海交通大学的郭俊梅博士，采用有位移力的Lennard-Jones势对微正则系统下低密度Ar系统的一级相变过程进行了细致的分子动力学模拟，发现Ar系统的熔化过程是原子的崩塌过程，结晶过程和理想的完整晶体不同，是一活化过程：形核长大过程随温度的降低进行，原来均匀分布在系统中的自由体积呈集中分布，由此系统达到了更稳定的结晶状态。应用前景5待解决的问题：微观显微镜难以观察原子的运动情况研究的目的及意义微观显微镜难以实现在高温下的观察微观显微镜难以实现动态的观察原子数目过大时实验难以达到6研究的方法分子动力学模拟热学性质的分析7

4、研究的方法模拟的方法模拟的步骤模拟的内容建模过程分析密排六方——（100）面256个原子面心立方——（111）面96个原子8模拟的内容9（100）面的模拟设置最初的温度和变化时间，原子数为256个，初始温度为0.01，变化时间为0.02s模拟的内容10原子俯视图（100）面的模拟原子正视图模拟的内容11（100）面的模拟设置变化参数模拟的内容12原子运动图（100）面的模拟研究的方法13模拟的内容14（111）面的模拟设置最初的温度和变化时间，原子数为96个，初始温度为0.1，变化时间为0.01s模拟的内容15原子俯视图（

5、111）面的模拟原子正视图模拟的内容16（111）面的模拟设置变化参数模拟的内容17原子运动图（111）面的模拟研究的方法18研究的方法热学性质的分析19热学性质的分析热容能量熔点研究的方法热学性质的分析20名称（111）面（100）面热容（J·mol/K）30.79518.05熔点（K）67.265.88能量（J）-1.7855-1.7518计算结果结论与建议结论（111）面的熔点比（100）面高（111）面的热容也比（100）面大（111）面的能量比（100）面的更低（111）面在零温度时的势能比（100）面的低21通

6、过模拟验证了（100）面先于（111）面熔化，由此证明（111）面比（100）面更稳定，有更好的稳定性结论与建议建议本次模拟的原子个数由于计算机的性能不能达到几千个本次只模拟了密排六方和面心立方，缺少体心立方的模拟比较22TheEndThankYou23