第一性原理计算_中国百科网
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第一性原理计算
有机分子在金属表面上结构和动力学行为的第一性原理计算研究 杜世萱 中国科学院物理研究所，北京市海淀区中关村南三街8 号，邮编100190 　　分子-金属体系具有独特的物理化学性质,在基础研究以及未来电子器件等应用领域受到人们越来越多的关注...
Abinit和Yambo代码计算。 图1 MgO晶体结构模型 　　基于第一性原理的多体微扰理论，计算了MgO的吸收光谱并研究了MgO中的激子。计算过程可分为三步:?用LDA计算MgO电子结构基态;?然后采用GW近似算法(Green函数G与含屏蔽...
第一性原理分析MgO晶体中形成空缺后对MgO电子结构的影响,计算了相应的能带结构和态密度分布。在此基础上利用基于Hagstrum理论的近似公式求解了存在不同空缺情况下,PDP放电单元中MgO的二次电子发射系数γ值。计算结果表明,当MgO晶体中...
云计算原理 1. 引言 2. 云计算系统的构成 3. 云计算系统运行的程序 4. 云计算的问题 引言 假如您负责管理一家大公司，要保证所有员工都配有工作所需的计算机软硬件。除了电脑，您还要为员工购买软件或软件使用授权，这样员工才能正常工作...
基本上可以囊括盖梁截面作用的最不利位置。 6、纵向加载一般车道荷载的集中力都是加载在所要计算的盖梁墩顶处，这样才能获得汽车对应盖梁的最大作用效应。 计算原理: 一、 根据主梁截面和连接形式计算横向分配系数。 1、计算主梁的抗弯惯性矩和抗扭惯性矩...
Mail: Copyright by ；All rights reserved.优秀研究生学位论文题录展示低维材料第一性原理计算研究专　业: 化学物理关键词: 低维材料 第一性原理计算 密度泛函 纳米管 石墨烯 近自由电子态分类号: O488　
O641.121形　态: 共 91 页　约 59,605 个字　约 2.851 M内容阅　读: 内容摘要纳米材料在一个或多个维度上的尺寸达到纳米量级，在这些维度上，会出现一些大块体相中观察不到的新的量子现象以及奇特性质。由于较低的维度而带来的新性质可以加深人们对自然世界的认识，同时也推动人们发展新的应用。低维纳米材料在电、磁、光、力学、催化等方面的广泛研究已经进行多年，同时单纯的由于维度降低和体系对称性而带来的新的量子现象也引起了人们的广泛兴趣。另一方面，第一性原理计算在凝聚态物理、量子化学和材料科学中得到非常广泛和成功的应用。这一方法也是研究低维纳米材料的有力工具。本文主要将第一性原理计算应用到低维的纳米管和石墨烯纳米条带体系。
第一章简要介绍了量子化学的开创和发展、密度泛函理论的提出和近年来的发展、计算中有关的其他部分。密度泛函理论以基态电子密度为基础，认为一个多粒子体系的任何性质都是基态电子密度的函数。为了更精确地描述一些特定体系和为了更快计算较大体系密度泛函理论有多个不同发展方向。针对不同具体问题发展的密度泛函理论也取得了部分成功。此外更复杂的多体理论也开始发展和应用。最后我们简要介绍了一些常见的密度泛函计算软件包。
在第二章中，我们简单介绍本文的主要研究对象纳米管和石墨烯。碳纳米管和硼氮纳米管的发现和研究极大的开拓了人们对低维纳米材料的认识。本章对它们的制备、几何结构、电子性质、光学、力学等性质和储氢、催化等方面的应用都做了简单描述。石墨烯作为新型的二维材料由于其特殊的物理性质引起了人们极大兴趣。最近几年来，它的几何构型、电子结构、光学、磁学性质，以及它的衍生物等等都有非常多的研究成果。石墨烯的纳米条带，作为理想的易于控制的一维纳米材料也引起了广泛关注。
第三章，我们研究硼氮纳米管和氢的相互作用。实验上发现电子照射下硼氮纳米管中双空位是稳定的点缺陷。我们于是研究了双空位缺陷硼氮纳米管的储氢性质。我们发现可以通过用氢原子钝化双空位来降低氢分子通过缺陷进入硼氮纳米管的势垒，使得室温下利用硼氮纳米管的空间储氢得以可能。氢原子钝化降低了双空位处的电势，从而降低氢分子和缺陷的排斥作用。这一想法可以应用到其他类似的情况。
第四章，我们观察更多的不同缺陷的硼氮纳米管。不同的缺陷带来不同的电子结构，我们试图通过外场来调节这些具有不同缺陷的硼氮纳米管的性质。适当强度的静态横向外电场可以在降低硼氮纳米管带隙的同时，将缺陷态移向价带或导带附近，从而调控体系的电学和光学性质。电场的方向和强度都是有效的控制参数。我们同样可以从电势的变化来解释观察到的现象。
硼氮纳米管在电场下明显的带隙降低现象可能和其导带底附近的近自由电子态有关。实验和理论也发现C60体系中具有原子轨道特征的态，它们可能和石墨中近自由电子态有相同来源。第五章中，我们研究了碳纳米管和硼氮纳米管的近自由电子态。我们发现纳米管中也有具有类原子轨道的角动量分布的近自由电子态，而此前的研究一般只提及最低的类似s轨道的近自由电子态。另外，我们研究了从一维纳米管到相应二维平面的渐变过程中，近自由电子态的变化。从二维平面，到一维纳米管，再到零维富勒烯中相应态的关系被确立，它们都来自统一的势来源。多壁纳米管和纳米管双分子中的近自由电子态的性质也被简单探讨。用外电场和碱金属掺杂试图降低近自由电子态的能量以接近费米面也被研究。
第六章中，我们继续研究另一种一维材料，石墨烯纳米条带中的近自由电子态。维度的降低和体系对称性带来新的近自由电子态形貌。在一维石墨烯纳米条带的超晶格中有两种不同类型的近自由电子态。一种弱束缚在条带两面，和上一章的近自由电子态有相同的势来源。另一种束缚在超晶格的条带之间，是超晶格排列的结果。通过电子掺杂可以降低近自由电子态的能量，特别地，第二类近自由电子态可以较容易地移动到费米面附近作为弹道输运通道。
附录中我们理论和实验合作，模拟了硅(111)-(7×7)表面上沉积少至三个银或金原子团簇的整流效应，根据态密度分析提出了波函数选择耦合的机理，并且模拟得到了定性一致的伏安曲线..……全文目录文摘英文文摘第1章 计算化学方法基础1.1 Bohn-Oppenheimer近似和Hartree-Fock方程1.2密度泛函理论的基础1.2.1 Thomas―Fermi-Dirac近似1.2.2 Hohenberg―Kohn理论1.2.3 Kohn―Sham方程1.3交换相关能量泛函1.3.1局域密度近似(Local Density Approximation，LDA)1.3.2广义梯度近似(GGA)1.3.3杂化泛函1.4密度泛函理论进展及补充1.4.1
自旋密度泛函理论(SDFT)1.4.2轨道泛函1.4.3含时密度泛函理论(TDDFT)和GW方法1.4.4范德华泛函和QM／MM1.4.5无轨道密度泛函理论1.4.6密度泛函微扰理论1.5基组1.6赝势1.7一些基于密度泛函理论的计算软件包第2章 纳米管和石墨烯2.1纳米管的研究进展2.1.1
碳纳米管的发现与研究进展2.1.2硼氮纳米管2.1.3其他材料的纳米管结构2.1.4小结2.2石墨烯研究进展2.2.1石墨烯的发现和性质2.2.2石墨烷和石墨烯氧合物2.2.3石墨烯纳米条带2.2.4小结第3章 双空位缺陷硼氮纳米管储氢理论研究3.1研究背景3.1.1储氢研究的简单介绍3.1.2硼氮纳米管的储氢3.2计算方法与细节3.3硼氮纳米管中的双空位缺陷3.3.1
生成能和几何结构3.3.2能带结构3.4 H2分子和BA型双空位缺陷硼氮纳米管的相互作用3.4.1 H2分子的吸附3.4.2 H2分子通过缺陷位进入硼氮纳米管3.4.3缺陷位的钝化3.4.4 H2分子和钝化后的缺陷的相互作用3.4.5势垒降低的原因3.5应用3.6小结第4章 横向电场作用下的缺陷硼氮纳米管的电子结构4.1研究背景4.2计算方法与细节4.3电场下的原始硼氮纳米管4.4零电场下的几种缺陷4.4.1几何结构和生成能4.4.2电子结构4.5电场作用下的情况4.5.1电学性质4.5.2磁学性质4.5.3静电势4.5.4.应用4.6小结第5章 碳纳米管和硼氮纳米管中的近自由电子态5.1研究背景5.2计算方法与细节5.3纳米管中的近自由电子态5.3.1基本性质5.3.2物理来源5.3.3模型势5.3.4模型势和密度泛函结果讨论5.4应用5.4.1理论基础5.4.2横向电场的作用5.4.3金属掺杂5.4.4多个纳米管5.5小结第6章 石墨烯纳米带阵列中的近自由电子态6.1研究背景6.2计算方法与细节6.3结果和讨论6.3.1未掺杂的纳米条带阵列6.3.2静电势和一维Kronig-Penney模型6.3.3电子掺杂6.3.4空位掺杂6.4应用6.5小结附录硅表面贵金属团簇的电学整流参考文献相似论文,44页,O641.121,136页,O641.121 O647.3,129页,O641.121,129页,O641.3 O641.4,52页,O48,31页,O48,104页,O48,144页,O48,53页,O48,62页,O48,104页,O48,87页,O48,66页,O48,49页,O48 P31,92页,O48 TB3,65页,O48 TQ325,32页,O481,139页,O481,40页,O481,67页,O481中图分类:
> <font color=@8 > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 介观物理其他分类:
> <font color=@1.121 > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 结构化学
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几个学习第一性原理动力学的重要网址
1. NIC Series： http://www.fz-juelich.de/nic-series/index.html
(1)2006年 NIC series V31: Computational Nanoence: do it yourself 是学习第一性原理动力学模拟的起点；
(2) 2000年NIC Series Volume 1: Modern Methods and Algorithms of Quantum Chemistry Proceedings
2.Institute of Physical Chemistry@Univerity of Zurich的资源下载：hhttp://www.pci.uzh.ch/e/download.html
3.CECAM：http://www.cecam.org/
CECAM (Centre Européen de Calcul Atomique et Moléculaire)是一个欧洲的组织，致力于高级计算方法的基础研究和在前沿科技领域的重要问题上的应用。
Aqueous Solvation of IonsLocation : CECAM-ETHZ, Zurich, Switzerland
February 22, 2010 - February 24, 2010
van der Waals forces in DFT, RPA and beyondLocation : CECAM-HQ-EPFL, Lausanne, Switzerland
June 28, 2010 - July 2, 2010
Modeling and Simulation of Water at Interfaces from Ambient to Supercooled Conditions.Location : CECAM-HQ-EPFL, Lausanne, Switzerland
June 29, 2009 - July 1, 2009
Progress in ab initio modelling of biomolecules : towards computational spectroscopy Location : Dipartimento di Fisica Università di Roma
April 2, 2007 - April 4, 2007
Vibrational spectroscopy of small molecules of biological interest in liquid water by Car-Parrinello simulations
Rodolphe Vuilleumier
Ecole Normale Supérieure, Paris
Vibrational spectroscopy, infrared or Raman, allows to get structural and dynamical informations about molecules in gaseous and aqueous phases. Ab initio Molecular dynamics simulations was proven to be able to reproduce the experimentally observed spectra in a variety of situations but their interpretation from the simulation is still a challenge. Here, we present an original method for analysing vibrational spectra from ab initio molecular dynamics at finite temperature, that generalizes normal modes to anharmonic systems. With the aid of these effective vibrational modes we can then determine the intensities and the widths of each infrared absorption bands allowing for an interpretation of the predicted signal. This method will be illustrated with the study of the infrared spectrum of N-methylacetamide, a model of the peptide bond, in gas phase and in aqueous solution, and of the vibrational spectrum of small peptides in gas phase.
Hydrogen bonds, cooperativity, and the stability of helical polypeptides: towards a spectroscopic fingerprint
Volker Blum
Fritz Haber Institute, Berlin
Hydrogen bonds are the basic stabilizing ingredient in many secondary structure elements of peptides and proteins. In finite polypeptide chains, simple estimates show that the strength of H bonds depends strongly on the length and environment of the peptide: e.g., the energy of a single isolated H bond in a short alpha-helical polypeptide is actually smaller by approximately a factor of two than the same energy for the H bonds of an infinite bulk-like alpha helix with the exact same H bond geometry. This effect is known as cooperativity of H bonds.
We here use the new all-electron / full-potential, numeric atom-centered orbital based code package "FHI-aims"&&("Ab Initio Molecular Simulations") and the PBE generalized-gradient density functional to study the development of H bond cooperativity with chain length n for helical Polyalanine polypeptides
(Ala)_n, for different helix types (3_10, alpha, pi) and termination (neutral or capped by positive alkali ions). For neutrally terminated helices (not experimentally stable in the gas phase), the increase of H bond strength is rather gradual with length. In contrast, an alkali ion termination (stable helices observed in gas phase experiments) stabilizes finite helices both directly, by saturating "dangling" terminating H bonds, and indirectly, by strengthening the remaining H bonds in a short helical chain, compared to the neutral case.
It is a challenge to link these fundamental observations to experiment, by identifying a fingerprint of this cooperativity in the electronic structure of experimentally accessible short gas phase peptides. Besides the ground state electronic structure, this requires the proper description of at least the single (quasi-)particle spectra. We emphasize the importance of quasiparticle effects when comparing the calculated electronic structure with photoemission, and discuss the basic concepts of how many-body perturbation theory in the GW approach can be employed in the numeric atom-centered orbital based framework.
Key References
V. Blum, R. Gehrke, P. Havu, V. Havu, X. Ren, M. Scheffler, The FHI Ab Initio Molecular Simulations (aims) Project, Fritz-Haber-Institut, Berlin (2007).
原网址：/xijunw/item/295cb9d3b3d040e6b2f777f4
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