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二元fcc无序合金的晶格常数和体弹模量的第一性原理计算方法探究

刘继琼 , 鲁晓刚

上海金属

通过建立特殊准随机结构(SQS),采用第一性原理VASP程序,用两种不同的弛豫方法分别对二元fcc Ni-X(X=Al,Au,Cu,Ga,Mo,Pt,Ta,W)无序合金的晶格常数和体弹模量随成分的变化进行了计算.这两种弛豫方法分别是离子弛豫法和体积弛豫法.最终计算结果表明,两种计算方法所得的晶格常数和体弹模量非常相近.因此在计算二元无序合金的晶格常数和体弹模量时,可以只做体积弛豫.这不仅大大简化了计算步骤,而且能够保持点阵的对称性,为计算二元合金的体积和体弹模量提供了准确高效的计算方法.

关键词: 第一性原理 , 晶格常数 , 体弹模量 , VASP , SQS , 离子弛豫 , 体积弛豫

Na掺杂对闪锌矿ZnS电子结构和光学性质的第一性原理浅析

熊远鹏 , 吴波 , 王敏 , 周泽友 , 赵春凤 , 吴育锋

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.01.009

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,在广义梯度近似(GGA)框架下,研究了纯净闪锌矿 ZnS-B3和 Na 掺杂 ZnS 后的晶体结构、电子结构和光学性质.详细分析了不同 Na 掺杂浓度对 ZnS的晶格常数、电子态密度和能带结构的影响,讨论了费米能级附近的电子组态对 ZnS 光学性质的影响.结果表明,掺杂 Na 对 ZnS 光学性能有极大的影响,当Na 离子掺杂浓度为6.25%(原子分数)时,表现出较好的综合光学性质;当掺杂浓度为12.5%(原子分数)时,体系有效负电荷离子浓度增加,S3p 态穿过费米能面,引起 S3p 态电子产生跃迁,在低能量红外区域产生新介电峰,引起光吸收,降低了 ZnS 材料的透红外性能.理论预测结果与文献报道的实验结果相吻合.

关键词: ZnS红外材料 , 电子结构 , 光学性质 , 第一性原理计算

壳聚糖与金属离子反应机理的密度泛函研究

徐阳 , 李明佳 , 席奂 , 何雅玲

工程热物理学报

采用密度泛函方法,基于第一性原理利用广义梯度近似(GGA)对壳聚糖进行了结构优化和频率计算,比较了不同泛函形式的计算结果,并对壳聚糖与金属离子Cu2+、Mn2+、Zn2+的反应焓分别进行了计算,讨论了金属离子与壳聚糖的反应机理.结果表明,各种GGA方案中,HCTH407泛函对于壳聚糖结构的优化及O-H、N-H键均裂焓计算结果均比较准确.比较壳聚糖与各金属离子反应焓可知,壳聚糖与Cu2+、Mn2+、Zn2+结合的反应均为放热反应,壳聚糖与3种金属离子反应产物稳定性排序为Cu2+ >Zn2+ >Mn2+.

关键词: 重金属废水处理 , 生物质吸附剂 , 壳聚糖 , 第一性原理 , 密度泛函

磷酸银稳定性能与热力学性质的第一性原理研究

蔡维维 , 李蛟 , 张华

材料科学与工艺 doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20160508

磷酸银差的稳定性能是限制其发展的主要瓶颈,与之相关的理论研究依然匮乏;同时,通过实验手段难以获得描述Ag3 PO4熵、焓、自由能等热力学性质的相关信息.基于上述问题,本文从理论上探讨了磷酸银稳定性能与热力学性质.基于密度泛函理论的第一性原理,应用规范-守恒赝势平面波方法,对Ag3 PO4 Mulliken布居、能带结构、态密度以及声子谱、声子态密度进行了计算分析.研究结果表明:P—O、O—O间共价健的存在导致Ag3 PO4原胞中易形成稳定PO4四面体结构,该结构能够弱化Ag—O健合力,使Ag+处于亚稳态;当Ag3 PO4接触光生电子时,Ag+易摆脱O2-束缚获得电子形成单质银而表现出光不稳定性;Ag3 PO4具有动力学稳定性特征;300~3000 K范围内,Ag3 PO4晶体体系熵、焓随温度增加呈非线性增加,自由能下降,等容热容CV在1200 K时达到恒定,约为93 cal/cell·K.上述计算结果与实验结果吻合.

关键词: 密度泛函理论 , 第一性原理 , 磷酸银 , 稳定性能 , 热力学性质

高压下U3Si2型AlSc2Si2金属间化合物的结构、力学、电子结构和光学特性的第一性原理计算

张旭东 , 王峰 , 姜伟

中国有色金属学报(英文版) doi:10.1016/S1003-6326(17)60017-7

通过第一性原理方法计算了高压下AlSc2Si2金属间化学物的结构、力学、电子和光学特性。计算的弹性常数及模量表明AlSc2Si2在高压下保持良好的力学稳定性。将AlSc2Si2和 Al3Sc的力学性能对比发现,AlSc2Si2较 Al3Sc 有更高的硬度。各向异性常数和3D 弹性模量图像表明 AlSc2Si2是各向异性材料。电子结构特性表明AlSc2Si2具有金属的性质并且这种性质随着压力的升高而减弱。同时计算和分析了其光学性质与压强的关系。这些计算结果为进一步的实验工作提供了理论支持。

关键词: U3Si2型AlSc2Si2 , 力学性能 , 电子结构 , 光学性质 , 第一性原理计算

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