计算机模拟研究水和铜纳米线的结构与性质

论文摘要

冰拥有13种晶体结构和至少3种非晶结构。其在生命领域的重要意义,被许多科学家在很多重要科学杂志中广泛讨论。然而,他们的结构,电子结构,非晶转变以及压力对结构和性质的影响仍然没有被清晰地描述。鉴于金属纳米线在电子器件的广泛应用,以及巨大的潜在应用前景,它的结构,电子结构,以及传导性质是目前争论的热点课题。我们工作的重点是作为内连接线的铜纳米线在电场作用下传导性质。我们以基于密度泛函的Castep和Dmol3模块为基础,引入动力学方法来讨论冰的上述性质,并讨论电场对金属纳米线的结构,电子结构和传导性质的影响。同时,我们合理的解释了他们之间的关系,以及相关参数的变化趋势。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 水的结构和性质
• 1.1.1 水分子的结构
• 1.1.2 冰的结构
• 1.1.3 液态水的结构模型
• 1.1.4 非晶水的结构
• 1.1.5 水分子中氢键的作用
• 1.1.5.1 氢键
• 1.1.5.2 似共价键
• 1.2 铜纳米线结构和性质的研究
• 1.2.1 引言
• 1.2.2 纳米材料的微观结构
• 1.2.3 纳米材料的物理特性
• 1.2.3.1 量子尺寸效应
• 1.2.3.2 表面效应
• 1.2.3.3 体积效应
• 1.2.3.4 其他效应
• 1.2.4 金属纳米线的性质
• 1.2.4.1 电导性质
• 1.2.4.2 力学性质
• 1.2.5 一维纳米结构的研究进展
• 1.2.5.1 一维纳米结构的形成过程
• 1.3 本论文研究内容
• 第二章 计算机模拟技术
• 2.1 计算机模拟概述
• 2.2 理论基础
• 2.2.1 第一性原理对多体问题的处理方法
• 2.2.2 计算机模拟的基本方法
• 2.2.2.1 经典分子动力学方法（MD）
• 2.2.2.2 第一性原理分子动力学方法
• 2.2.2.3 局域密度泛函理论（DFT）
• 2.2.2.4 能带论
• 2.3 计算方法
• 2.3.1 Materials Studio
• 2.4 本章总结
• 第三章 水的电子结构和氢键网络分布
• 3.1 引言
• 3.2 模拟细节
• 3.3 结果和讨论
• 3.4 本章总结
• 第四章 计算机模拟研究水的玻璃化转变
• 4.1 引言
• 4.2 模拟细节
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 本章总结
• 第五章 压力对水的电子结构和分解的影响
• 5.1 引言
• 5.2 模拟细节
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 本章总结
• 第六章 尺寸对水的凝固的影响
• 6.1 引言
• 6.2 推导方法
• 6.3 结果与讨论
• 第七章 计算机模拟研究铜纳米线的结构和性质
• 7.1 金属纳米线结构的优化
• 7.1.1 引言
• 7.1.2 理论方法
• 7.2 电场对铜纳米线性质的影响
• 7.2.1 引言
• 7.2.2 计算方法
• 7.2.3 结果和讨论
• 7.3 本章总结
• 第八章 结论
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文及获奖情况
• 摘要
• Abstract
• 致谢