论文摘要
第一性原理的分子动力学方法成为计算材料科学中研究原子分子尺度现象的重要工具，本文通过这一方法并结合新发展出的针对有限体系的等压分子动力学研究了碳纳米管及硅团簇在外压下的动力学性质，发现了压强导致的结构相变。对于碳纳米结构储氢，我们提出了一种利用石墨层特殊结构来束缚氢分子形成所谓的三明治结构，发现在一定的压强下氢分子可以稳定的且有序的存存于石墨层间。在团簇结构方面，我们通过第一性的动力学模拟和优化，预测了Au32在零温基态时具有Ih高对称的笼子结构，而在考虑了实际的实验温度时，其稳定结构可能是一类内部有3个金原子对称性较低的类笼子结构，并与实验的光电子谱相符。对于更大Au32表现为一种较为无序的结构，而不是形成金属55团簇常有的Ih密积结构，同时也计算Au56-58的结构，并与金的同族元素银、铜进行了比较。总体来看，金本身由于具有较强的相对论效应，其团簇的结构表现出一种趋向低近邻数的特征，而不像普通金属形成尽量密积的结构。我们还通过第一性原理分子动力学计算讨论了AlSi合金液体结构随温度的变化，发现液体状态下，在较低的温度区域存在一定结构变化，而合金中硅公价性成键性质的变化是发生液体-液体结构转变的可能机制。本文主要内容如下：第一章是关于计算材料科学和纳米体系研究的概述，第二章大致介绍了本文研究内容中所涉及到的计算方法，第三章是关于碳纳米管加压及石墨结构储氢的研究，第四章是硅团簇的等压分子动力学模拟研究，第五章讨论了Au32，55-58团簇结构，第六章为AlSi合金液体的动力学模拟研究。
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