半经典动力学计算模型的改进研究

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1、分类号!呈塑!!鱼重庆邮电大学硕士学位论文硕士研究生奎堡指导教师重直盘塾蕉学科专业圭监三堡论文提交日期至Q!墨生曼旦论文答辩日期垒Q!墨生曼旦堑旦论文评阅人2013年5月25日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重麽由＆电太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：加B年f月西日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完

2、全了解重麽由＆电态堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庞由＆电太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：苍中导师签名：豆膏计签字日期：ZDB年}月西日签字日期：。20I3年，月25"日重庆邮电大学硕士论文摘要随着计算机技术的飞速发展，计算机模拟技术成为人们探索微观领域的重要手段，分子动力学模拟作为其重要的分支广泛应用于工程材料、生命科学以及新能源等领域。分子动力学模拟可

3、以依据计算方法划分为三个计算层次，目前对于光化学反应的研究大多采用半经典分子动力学模拟方法。半经典分子动力学计算模型SERID(SemiclassicalElectron．Radiation．IonDynamics)已广泛用于研究光化学反应，本文从理论方法、计算流程和模型特点等方面对该模型进行了详细的分析。为提高模型的精确性并拓展其应用范围，提出于模型中添加激发能和电荷白洽(Self-ConsistentCharge，scc)的计算功能。基于TD．SCC．DFTB方法，新的计算模块实现了分子激发能和电荷分布的计算。模型改进的过程中，通过矩阵维数的压缩处理解决了激发能计算模块

4、时间复杂度过高的问题，采用约化的Ehrenfest方法修正电子轨道占据数，解决了电荷自洽循环不易收敛的问题。通过对含强电负性原子的分子体系的动力学模拟，说明SCC．DFTB方法对分子化学物理性质的描述比DFTB方法更加准确，从而使模型能够合理的研究偶氮苯衍生物等材料分子。分析改进后分子体系的激发态动力学模拟数据，证明模型对激发能进行了正确的计算。此外，对比分析模型的计算耗时，说明矩阵维数的压缩处理保持了模型原有的计算效率。模型改进消耗的计算开销是值得的。文中最后讨论了，未来随着研究领域的广泛深入以及计算能力的不断提高，模型可能的发展方向和完善手段。关键词：半经典分子动力学模

5、拟，激发能，电荷白洽，DFTBAbstractWiththerapiddevelopmentofcomputertechnology，computersimulationtechnologyhasbecomeanimportantmethodtoexplorethefieldofmicroworld．Asanimportantbranch，moleculardynamicssimulationsarewidelyusedinthefieldofengineeringmaterials，biologysciences，newenergyandSOon．Accordingtoc

6、alculationmethod，moleculardynamicssimulationsCanbedividedintothreecomputational1evels．Now，mostresearchesonphotochemicalreactionemploysemi-classicalmoleculardynamicssimulations．Thesemi-classicalmoleculardynamicscalculationmodelSERID(Semi．classicalElectron·Radiation—IonDynamics)hasbeenwidely

7、usedtostudythephotochemicalreaction．Inthisthesis，detailedanalysisiSconductedonSEⅪDmodelfromitstheoreticalmethod，calculationprocessesandmodelcharacteristics．Thecalculationofexcitationenergyandself-consistentcharge(scc)hasbeenaddedintothemodeltoimprovetheaccurac