摘要： 采用密度泛函理論分析了2-巰基苯并噻唑(MBT)、2-巰基苯基惡唑(MBO)和2-巰基苯基咪唑(MBI)三種螯合捕收劑的電子結(jié)構(gòu),系統(tǒng)地研究了分別取代N、O、S原子對捕收劑的性質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明:MBO費米能級附近主要由硫原子貢獻組成,S_(1)、S_(2)原子具有較高活性,表現(xiàn)出更強的電子活性,說明MBO的捕收性和選擇性比其他兩種捕收劑的都強。通過前線軌道計算可知MBO與礦物的相互作用最強,其結(jié)果很好地解釋了三種螯合捕收劑發(fā)生作用的差別。試驗中三種螯合捕收劑浮選黃銅礦和黃鐵礦時,MBO、MBT、MBI對黃銅礦的回收率依次為88%、63%、42%,對黃鐵礦的回收率都小于20%,浮選回收率最好的藥劑為MBO。因此取代O原子的捕收劑MBO對黃銅礦的選擇性最好,捕收能力更強,浮選回收率也更高。研究結(jié)果為進一步認清黃銅礦和黃鐵礦的可浮性差異及新藥劑開發(fā)提供了理論指導參考。

摘要： 碳化硅(SiC)作為第三代半導體材料的典型代表,是目前應用最理想的寬禁帶半導體材料之一,在半導體照明、電子設備等領域具有廣闊的應用前景。本工作通過基于密度泛函理論并考慮原子間范德華力相互作用的第一性原理,系統(tǒng)地研究了SiC沉積在表面完全氫化的BN襯底上形成的SiC/HBNH異質(zhì)薄膜的原子結(jié)構(gòu)和電學性質(zhì),并探索電場對其能隙的調(diào)控效果。研究結(jié)果表明,Si和C原子相對HBNH薄膜的位置將決定其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及異質(zhì)薄膜間相互作用的強弱程度,因此堆垛類型可有效調(diào)節(jié)SiC/HBNH異質(zhì)薄膜的能隙,并且異質(zhì)薄膜的導帶底和價帶頂分別由SiC、HBNH納米薄膜來決定,可實現(xiàn)電子和空穴輸運軌道的分離。當施加外電場時,SiC/HBNH異質(zhì)薄膜能隙伴隨電場強度的增加呈現(xiàn)出近似線性下降分布,會由直接能隙轉(zhuǎn)變?yōu)殚g接能隙,甚至轉(zhuǎn)變?yōu)閷w,這主要是由電場增強異質(zhì)薄膜間的相互作用引起的。該研究結(jié)果證實了堆垛類型和電場可有效調(diào)節(jié)SiC/HBNH異質(zhì)薄膜的電學性質(zhì),降低電子和空穴的結(jié)合概率,為其應用于新型電子納米器件提供重要的理論指導。

摘要： 采用浮選溶液化學理論結(jié)合第一性原理研究了高硅型異極礦硫化—胺類捕收劑浮選作用機理。研究表明,長鏈胺分子對異極礦回收率高于短鏈胺分子,直鏈胺分子的捕收能力優(yōu)于同分子量的支鏈結(jié)構(gòu);礦漿pH值為11有利于異極礦與石英的分離,十八伯胺的適宜用量為1.25×10^(-4) mol/L;硫化鈉可以顯著提高異極礦回收率。溶液化學分析顯示HS-是礦物表面活化作用的主要成分,且其濃度為(1.950~6.180)×10^(-3) mol/L時,礦物回收率均在85%以上。第一性原理計算表明HS-可以與異極礦表面Zn和O_(1)位點成鍵,但吸附作用不強;而十八伯胺與異極礦表面的吸附作用更弱,因此需要過量硫化才能有利于異極礦的浮選。

摘要： ZnGeP_(2)晶體在9~10μm的光學吸收限制了其在中遠紅外波段的應用,該波段吸收與其晶格振動有關(guān)。本文通過理論計算與實驗相結(jié)合的方法,解釋了晶體紅外截止邊和9μm附近吸收峰的物理機制。通過布里奇曼法生長出ZnGeP_(2)單晶,并測試生長得到的ZnGeP_(2)晶體的變溫拉曼光譜和變壓拉曼光譜,基于第一性原理方法計算了ZnGeP_(2)布里淵區(qū)中心的振動頻率,并計算了不同壓力下晶體的晶格常數(shù)和拉曼位移峰的位置。實驗結(jié)果與理論計算結(jié)果表明:溫度升高使得其振動模發(fā)生紅移,且振動模強度減弱,半峰全寬變大,而壓力增大則會引起ZnGeP_(2)晶體振動模發(fā)生藍移,振動模強度減弱,半峰全寬變大。

摘要： 為分析單軸應力下硅晶體的電學性質(zhì),使用第一性原理方法分析了硅晶體在單軸拉伸以及單軸壓縮條件下的強度及禁帶寬度性質(zhì)。計算了沿著[110][111][100]三個晶向的單軸壓縮和拉伸強度,并在低于破壞強度的應力范圍內(nèi),使用格林函數(shù)方法計算了不同單軸應力下硅晶體的禁帶寬度。結(jié)果表明,理想晶體硅禁帶寬度受單軸應力的影響變化明顯,甚至可由單軸應力誘導產(chǎn)生半導體金屬性質(zhì)變化。文章研究結(jié)果將對硅技術(shù)在傳感器等領域的應用提供重要的理論支持。

摘要： 采用第一性原理研究方法,構(gòu)建了鋰離子摻雜石墨的超晶胞模型,探究鋰離子不同摻雜方式以及不同摻雜濃度對石墨結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電子性質(zhì)的影響。實驗數(shù)據(jù)表明:插層摻雜后石墨的結(jié)合能為-1.637eV,結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定,且穩(wěn)定程度隨著鋰離子濃度的增加而增大;取代摻雜后結(jié)合能為21.004 eV,結(jié)構(gòu)體系不穩(wěn)定。鋰離子不同位點插層摻雜的石墨的能帶帶寬分別為3.671eV和3.654 eV,導電性能微弱提高;取代摻雜后的石墨能帶帶寬為0.951 eV,導電性能明顯提高。石墨的能帶帶寬隨著鋰離子摻雜濃度的增加而減小,這表明電子從價帶躍遷到導帶更加容易,導電性能變得更好。

摘要： 隨著信息學和數(shù)據(jù)科學工具的發(fā)展,各種計算機科學軟件在材料模擬計算領域的應用不斷增加.為了加速催化劑的篩選,開展了基于信息工具如何改善和增強材料篩選的研究,介紹一種基于第一性原理的高通量材料集成計算框架GASpy(Generalized Adsorption Simulator for Python).該框架支持計算任務的自動化流程管理,可以借助Fireworks調(diào)用DFT(Density Functional Theory)計算,并可以將運算結(jié)果以及中間步驟保存至MongoDB數(shù)據(jù)庫.平臺支持與不同高性能計算集群的動態(tài)綁定,支持大批量計算作業(yè)的生成、提交.平臺同時支持數(shù)據(jù)的提取、自動存儲.利用GASpy在天河一號上對材料網(wǎng)站上獲取的晶體結(jié)構(gòu)進行了實驗測試,進行晶體結(jié)構(gòu)優(yōu)化并計算吸附能,結(jié)果表明結(jié)合各種信息學工具可以更加靈活高效地實現(xiàn)大規(guī)模自動化的DFT材料模擬計算,在模擬電催化領域有較好的應用前景.

摘要： 本文基于密度泛函理論的第一性原理方法,構(gòu)建了Na-Ti共摻LiFePO_(4)的模型,并利用CASTEP模塊計算了共摻體系的電子結(jié)構(gòu)和彈性性質(zhì)。計算結(jié)果表明,由于引入了雜質(zhì)原子,共摻體系的晶胞參數(shù)略微增加,帶隙由0.695 eV降低至0.473 eV,電子躍遷所需能量減小。并且鋰離子遷移勢壘由0.34 eV降低至0.25 eV,使得共摻后的結(jié)構(gòu)導電性增強。彈性性質(zhì)計算結(jié)果表明,共摻后結(jié)構(gòu)的體積模量、剪切模量以及楊氏模量均有不同程度的下降,而計算的泊松比顯示材料摻雜前后均為脆性,但共摻雜后的材料塑性強于未摻雜的材料,并且共摻后晶體的各向異性減弱,提高了LiFePO_(4)的延展性。

摘要： L1_(2)-Al_(3)Sc納米析出相的熱穩(wěn)定性對于Al-Sc合金的耐熱性意義重大.不同溶質(zhì)原子在L1_(2)-Al_(3)Sc界面的偏析行為可能對Al-Sc合金中L1_(2)-Al_(3)Sc析出相的熱穩(wěn)定性造成影響.本文針對過渡族微合金化元素Cu和Ti的L1_(2)-Al_(3)Sc/Al界面偏析,開展第一性原理能量學計算研究.結(jié)果表明,Cu和Ti均傾向于以替換方式偏析在界面Al側(cè),但偏析驅(qū)動力和偏析占位有明顯差異.在給定溫度下,基體濃度對界面偏析量也有重要影響.基體濃度越高,偏析驅(qū)動力越大,界面平衡偏析量或最大界面覆蓋率越大.溫度為600 K、基體原子濃度為1%時,Ti對偏析界面的最大覆蓋率可達80%(0.8單原子層),而Cu不超過4%(0.04單原子層).

摘要： 使用第一性原理研究了純(5,5)單壁碳納米管(SWCNTs)和摻雜(Si,Ge,Sn)SWCNTs的電子結(jié)構(gòu)和光學性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),與其他體系的帶隙值相比,Sn摻雜體系的帶隙值最小,為0.034 eV,該體系顯示出了良好的半導體性能。差分電荷密度圖顯示摻雜后原子周圍的局域性降低,說明碳原子與摻雜原子之間的鍵強度減弱。布居值分析表明Sn原子與C原子成鍵的共價性最弱。在吸收光譜中,摻雜體系的峰值均略有減小,并出現(xiàn)藍移現(xiàn)象。此外,與未摻雜體系相比,Sn摻雜體系的吸收譜與反射譜峰值明顯減小,這可允許更多的光通過涂層然后被太陽能電池吸收,使其作為增透膜材料在太陽能電池領域有廣闊的應用前景。

摘要： 硫是地核中最受關(guān)注的輕元素組分之一.地核中的硫不僅改變著地核的密度、粘滯度、熱導率等物理性質(zhì),而且還與地核中其他化學元素密切相關(guān),因此有關(guān)地核溫度、內(nèi)核晶體結(jié)構(gòu)、內(nèi)核生長與外核對流等許多重要科學問題也與之緊密相聯(lián).依據(jù)宇宙化學、地球化學與地球物理觀測,人們對地核中的硫濃度的估計不確定度非常大(0～13wt.％).本研究試圖從硫在內(nèi)外核分配的角度來給出新的約束.本研究所建立的第一性原理模擬預測元素分配系數(shù)的方法，具有精度高、可擴展性良好的特點，也可應用于地球化學與地球動力學的其他問題，將為地球與行星的演化模型提供重要約束。

摘要： Ni-Ti合金具有高阻尼、優(yōu)異的生物相容性和良好的耐蝕性等性質(zhì),其廣泛應用于土木、軍事、醫(yī)學及航天航空等領域.目前,科研工作者已針對Ni-Ti合金的力學性能、形狀記憶效應以及相變行為展開了大量的實驗和理論研究.Ni-Ti合金的整體性質(zhì)與其中間相的性質(zhì)息息相關(guān).然而Ni-Ti合金中的一些中間相常會因溫度、外力或元素擴散等原因而使其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生變化,但很難通過實驗直接給出其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化情況.因此,研究人員通過第一性原理計算對中間相的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進行了分析,并解釋其變化機理,從而為鎳鈦合金的設計提供一定的理論依據(jù).

摘要： 通過基于密度泛函理論的第一性原理計算方法,研究了銫原子在鎢(110)表面上的吸附行為.計算結(jié)果表明,通過原子數(shù)之比定義的最大單層銫原子吸附率為0.4,銫原子的吸附位置隨吸附率的增加而變化.銫原子吸附率為0.25時,最可能的吸附位置是長橋,而銫原子吸附率達0.4時,銫原子在鎢(110)表面形成完整的單原子層,并呈現(xiàn)-ABA'B'-結(jié)構(gòu)形式.隨銫原子吸附率的增加,表面功函數(shù)先減小后增大,最終穩(wěn)定在2.134eV,其中最小值1.524eV出現(xiàn)在吸附率為0.25時,該最小值低于純銫(110)表面的功函數(shù).偶極子模型和分態(tài)密度計算結(jié)果表明,銫原子向鎢基體表面的電子轉(zhuǎn)移機制和銫原子電子能量分布的變化是造成表面功函數(shù)降低的原因.

摘要： 具有NaC1晶體結(jié)構(gòu)的堿土金屬氧化物(MgO、CaO、BaO、SrO等),高溫下穩(wěn)定性好,廣泛應用于環(huán)境、制藥、多相催化以及微電子領域.本文采用基于密度泛函理論的第一性原理方法系統(tǒng)研究了堿金屬氧化物CaO結(jié)構(gòu)(100)面、(110)面、(111)面的表面性質(zhì),分析了不同表面的表面能、態(tài)密度、功函數(shù)、電荷密度分布以及表面原子成鍵情況.研究發(fā)現(xiàn),CaO結(jié)構(gòu)(100)面的Ca-O電子云相互重疊程度高,存在強烈的雜化作用,為最穩(wěn)定的表面.研究結(jié)果為深入了解CaO表面性質(zhì)以及吸附CO2等小分子的吸附機理提供了理論指導.

摘要： 基于密度泛函理論的第一性原理方法為研究手段,以石墨烯/二硫化鉬異質(zhì)結(jié)構(gòu)體系為研究對象,通過計算軟件建模和理論計算,研究在零載荷和一定載荷的作用下該材料的納米摩擦性能.研究發(fā)現(xiàn)該體系在發(fā)生相對滑移的過程中,零載荷的條件下摩擦狀況屬于低摩擦狀態(tài);而在一定載荷的條件下,摩擦系數(shù)基本穩(wěn)定在0.001～0.002之間,摩擦狀況達到理想的超潤滑狀態(tài).

摘要： 鈣是第四周期IIA族元素,屬于活潑的堿土金屬,是地幔、地殼和沉積物等地質(zhì)儲庫的主要組成元素.鈣易隨著熔體和流體在地球的各個圈層遷移.鈣有六個穩(wěn)定同位素(40Ca,42Ca,43Ca,44Ca,46Ca,48Ca),是除了H和He以外具有最大同位素相對質(zhì)量差異的元素.這預示著鈣同位素在自然界中可能存在較大的分餾,可以用來示蹤多種地質(zhì)過程.同位素平衡分餾系數(shù)是穩(wěn)定同位素地球化學的基礎參數(shù),準確估計含鈣礦物間平衡分餾系數(shù)是準確解讀同位素數(shù)據(jù)的前提.基于此進行研究，結(jié)果顯示，熱力學平衡時，礦物富集重鈣同位素的順序為碳酸鉀鈣＞石灰石＞螢石＞透閃石＞磷灰石＞硬石膏~榍石＞鈣鈦礦~鈣黃長石＞鉀閃石＞鎂黃長石。晶體化學參數(shù)中平均Ca-O鍵長與1000lnβ有明顯的負相關(guān)關(guān)系，這與前人重鈣同位素一般富集在較短的成鍵環(huán)境中的結(jié)論一致,而配位數(shù)與分餾未見明顯的相關(guān)關(guān)系。透閃石和鉀閃石有著非常相似的晶體結(jié)構(gòu)和接近的化學組成，1000K下兩者的δ44/40Ca平衡分餾卻可以達到0.22‰。這與他們較大的Ca-O平均鍵長差異一致，說明礦物成分的變化可以顯著影響Ca-O鍵長，進而影響礦物對重鈣同位素的富集程度。

摘要： 熔融是行星演化的重要進程,也是巖漿產(chǎn)生的必要條件.從地球早期巖漿洋的冷凝到現(xiàn)今地幔底部超低速區(qū)的起源等諸多重要問題都與地幔的熔融密切相關(guān).巖石的熔融由組成巖石的各礦物的熔點約束,因此確定單組分地幔礦物的熔點是理解地幔巖熔融過程的前提.高壓實驗方法測量礦物的熔點極具挑戰(zhàn)性.特別采用金剛石壓腔和激光加熱技術(shù)來測量熔點,由于加熱不均、溫度梯度大和是否發(fā)生熔化的判別難等原因,實驗得到的數(shù)據(jù)具有很大的不確定性,不同研究者對同一種礦物的熔點數(shù)值的報道存在很大爭議.計算模擬手段是實驗的有力補充.

摘要： 在含水礦物中，氫從低壓下的輕基形式(-OH)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏合碌膶ΨQ性的O-H-O形式，在高溫高壓下轉(zhuǎn)變?yōu)槌x子態(tài)。超離子態(tài)氫的存在將對下地幔以及核幔邊界處的質(zhì)子擴散系數(shù)、電導率、磁場產(chǎn)生影響。并且，由于這種超離子態(tài)氫擁有類似液體的特性，這將導致下地幔氫同位素的均勻分部。

摘要： 地球內(nèi)部是一個復雜的高溫高壓系統(tǒng),了解地球內(nèi)部的物質(zhì)組成以及物理化學性質(zhì)對認識地球的結(jié)構(gòu)、地震波速度以及動力學過程有著非常重要的作用.其中石榴子石是組成地球地殼、上地幔和過渡帶的重要組成礦物之一.在地幔巖模型中,上地幔由60％的橄欖石、15％的石榴子石以及25％的輝石組成,并隨著深度的增加,輝石融入進石榴子石中,其體積分數(shù)可逐漸在過渡帶增至40％左右.而在榴輝巖模型中,石榴子石的比例成分更大,其體積分數(shù)由上地幔頂部地區(qū)的30％增加到過渡帶的約90％以上.因此,了解石榴子石和其各個端元礦物的熱力學和彈力性質(zhì)對理解上地幔和過渡帶的成分、結(jié)構(gòu)以及動力學過程有著至關(guān)重要的作用.

摘要： 本文系統(tǒng)回顧了Al-Cu-Mg合金的發(fā)展,介紹了Ω相提高鋁合金的高溫強度的重要作用,系統(tǒng)總結(jié)了合金元素對Ω相析出影響.在此基礎上,介紹了第一性原理和相圖計算軟件在對Al-Cu-Mg合金Ω析出相研究中的應用,并對未來該合金Ω析出相的研究進行展望.

摘要： 一種基于第一性原理設計金屬離子摻雜改善銀與氧化錫潤濕性的方法，涉及一種改善銀與氧化錫潤濕性的方法。本發(fā)明是要解決目前電接觸材料Ag/SnO

摘要： 一種基于第一性原理設計金屬離子摻雜改善銀與氧化錫潤濕性的方法，涉及一種改善銀與氧化錫潤濕性的方法。本發(fā)明是要解決目前電接觸材料Ag/SnO2中Ag與SnO2之間的潤濕性較差的技術(shù)問題。本發(fā)明提出采用第一性原理計算，可從原子尺度、基于元素特性和晶體結(jié)構(gòu)，計算氧化錫與銀界面的結(jié)合強度，并對元素間的電子軌道雜化，電荷轉(zhuǎn)移等進行定量分析，從而獲得金屬離子摻雜改善氧化錫與銀界面結(jié)合的機理。金屬銀易失電子，而當?shù)蛢r金屬離子摻雜時會將氧化錫轉(zhuǎn)變?yōu)镻型半導體，以空穴作為載流子，而空穴載流子將與來自Ag的電子配對，在表層產(chǎn)生更大的電荷轉(zhuǎn)移，從而形成更強的Ag?O鍵，最終提高Ag與SnO2的界面潤濕性。

摘要： 本發(fā)明公開了無序性鐵基合金磁性調(diào)控機理理論研究的第一性原理方法，屬于電子學器件技術(shù)領域，該第一性原理方法具體步驟如下：步驟一：建立兩類Fe基超晶胞模型；步驟二：進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，找到最穩(wěn)定的構(gòu)型；步驟三：進行基態(tài)計算，計算出基態(tài)的電子性質(zhì)和基本磁性；步驟四：進行Bader電子計算、電子態(tài)密度占據(jù)情況與飽和磁感應強度等磁性的計算；步驟五：統(tǒng)計分析兩類Fe基超晶胞模型的結(jié)構(gòu)特征；本發(fā)明通過DFT理論研究方法，得到了提高軟磁材料Fe基合金飽和磁化強度的方法，使其一方面可以應用于電力工業(yè)，如變壓器、繼電器、電纜等；另一方面可以應用于電子工業(yè)，如加速器高頻加速腔、磁性基片、磁敏元件等。

摘要： 一種基于第一性原理設計合金化改善銅抗氧化性的方法，涉及一種改善銅抗氧化性的方法。本發(fā)明是要解決目前銅電接觸材料中銅抗氧化性較差的技術(shù)問題。本發(fā)明提出采用第一性原理計算，可從原子尺度、基于元素特性和晶體結(jié)構(gòu)，計算銅氧化的基本過程，界面的結(jié)合強度，并對元素間的布居，電荷轉(zhuǎn)移等進行定量分析，從而獲得合金元素摻雜改善銅氧化的機理。金屬銅易與氧結(jié)合形成氧化物，而當合金元素摻雜時會優(yōu)先與氧成鍵，從而形成更強的氧化物，阻礙了銅與氧的結(jié)合，最終提高銅的抗氧化性。銅合金抗氧化性的關(guān)鍵是表明添加合金元素優(yōu)先形成氧化物。

摘要： 本發(fā)明涉及一種制備微米錫鉍合金與第一性原理計算的方法。通過還原亞錫離子和鉍離子，用濃堿溶液維持堿性環(huán)境，使硼氫化鈉發(fā)揮最大的還原性，在冰鹽浴的條件下通入氮氣，防止氧化，得到納米單質(zhì)錫、鉍顆粒。再進行熱處理，生成錫鉍合金，通過沉降分級的方法得到微米錫鉍合金。本發(fā)明通過第一性原理計算的方法預測錫鉍合金的晶型，來確定所需材料的種類和含量。本發(fā)明是采用氯化亞錫和硝酸鉍制備錫鉍合金。本發(fā)明采用的還原劑為硼氫化鈉，在低溫無活性氫的情況下具有最佳還原性。本發(fā)明所選用提純方法為沉降分級法，根據(jù)大小不同，在液體中的沉降速度不同，篩選微米級錫鉍合金。

摘要： 一種基于第一性原理計算設計通過低價金屬離子摻雜限制金屬氧化物團聚的方法，涉及一種通過金屬離子摻雜限制金屬氧化物團聚的方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的氧化物團聚的技術(shù)問題。本發(fā)明提出采用的第一性原理計算，可從原子尺度，基于元素特性和晶體結(jié)構(gòu)，計算氧化物表面對羥基的吸附能力。并對元素間的電子軌道雜化，電荷轉(zhuǎn)移等進行定量分析，從而揭示金屬離子摻雜改性氧化物吸附羥基的機理，設計可調(diào)控氧化物團聚特性的金屬離子摻雜成分。

摘要： 本發(fā)明公開了一種基于第一性原理有關(guān)熔石英激光損傷的檢測方法，屬于光學材料表面損傷檢測技術(shù)領域，解決現(xiàn)有技術(shù)無法從電子層面解釋含雜質(zhì)的熔石英元件激光損傷情況，從而無法評估含雜質(zhì)的熔石英元件的使用壽命的問題。本發(fā)明基于第一原理建立純?nèi)凼⒔Y(jié)構(gòu)模型和含雜質(zhì)的熔石英結(jié)構(gòu)模型；基于第一原理、純?nèi)凼⒔Y(jié)構(gòu)模型和含雜質(zhì)的熔石英結(jié)構(gòu)模型計算其電子信息；對含雜質(zhì)的熔石英結(jié)構(gòu)模型進行激光輻照模擬，模擬后再次基于第一原理計算含雜質(zhì)的熔石英結(jié)構(gòu)模型的電子信息；基于第一原理計算激光輻照前后含雜質(zhì)的熔石英結(jié)構(gòu)模型的宏觀熱物性參數(shù)，最后對含雜質(zhì)的熔石英進行激光損傷判斷。本發(fā)明用于熔石英激光損傷的檢測。

摘要： 本文為研究Al/Cr元素含量的最優(yōu)配比，采用Materials Studio構(gòu)建了Ti3Al1?xCrxN(x=0、0.125、0.25、0.375、0.5、0.625、0.75、0.875、1)的模型?；诿芏确汉碚摰?font color="red">第一性原理計算方法，分析了Ti3Al1?xCrxN晶格常數(shù)、彈性性質(zhì)和德拜溫度。結(jié)果表明：隨著Cr元素含量的增多總能量逐漸減小，結(jié)構(gòu)均可以穩(wěn)定存在；在Cr原子比例為0.625時，晶格畸變導致晶格常數(shù)變大。在彈性性質(zhì)方面，Ti3Al0.625Cr0.375N和Ti3Al0.125Cr0.875N在硬度、抵抗外力能力、剛度和韌性等方面表現(xiàn)最優(yōu)異，且Ti3Al0.125Cr0.875N>Ti3Al0.625Cr0.375N。在德拜溫度方面，Ti3Al0.75Cr0.25N、Ti3Al0.625Cr0.375N、Ti3Al0.25Cr0.75N和Ti3Al0.125Cr0.875N具有較高的德拜溫度，具有良好的熱力學穩(wěn)定性。經(jīng)過本文的計算，Ti3Al0.125Cr0.875N即(Al/Cr=1：7)所表現(xiàn)的綜合性能最優(yōu)異。

摘要： 本發(fā)明涉及一種基于第一性原理計算的異質(zhì)結(jié)材料構(gòu)建和表征方法，包括步驟S1：獲取標準的晶體結(jié)構(gòu)文件；步驟S2：利用MS軟件對所獲取的晶體結(jié)構(gòu)進行異質(zhì)結(jié)的初步構(gòu)建并借助VESTA軟件將結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)文件類型轉(zhuǎn)為.vasp文件格式；步驟S3：通過PAW平面波贗勢文件獲取原子特性信息，對初步構(gòu)建的異質(zhì)結(jié)進行第一性原理結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算；步驟S4：利用VESTA軟件將優(yōu)化后得到的晶體結(jié)構(gòu)進行可視化分析晶界處的成鍵情況以及鍵長大??；步驟S5：進行第一性原理能帶計算，繼而改變約束條件進行光學性質(zhì)計算，即表征異質(zhì)結(jié)晶體的電學以及光學性能。本發(fā)明實現(xiàn)了不同晶系的多層異質(zhì)結(jié)晶體材料的構(gòu)建，并且利用第一性原理方法對其進行表征，可以通過表征來分析材料的性能。

摘要： 本發(fā)明公開一種基于第一性原理計算設計精確硼摻雜石墨烯的方法。本發(fā)明采用自下而上的構(gòu)建思路，利用特定的前驅(qū)體構(gòu)建了一種新型二維硼摻雜石墨烯的理論模型。接著利用第一性原理計算分析了其在動力學上的穩(wěn)定性，以及其電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)。結(jié)果顯示，聲子譜未出現(xiàn)虛頻，證明了結(jié)構(gòu)的動力學穩(wěn)定性。相比于傳統(tǒng)異質(zhì)原子摻雜石墨烯，本發(fā)明所述的新型硼摻石墨烯設計方法滿足硼元素摻雜濃度與位點高度可控，且具有實驗合成前景，能適用于不同納米材料結(jié)構(gòu)的設計，同時新型二維結(jié)構(gòu)的半金屬特性，預示了其在電極材料等領域的應用潛力，為石墨烯功能化提供了新的路徑。