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聚酰亚胺/二氧化硅杂化材料结构与性能的分子动力学模拟研究
摘要： 通过四乙氧基硅烷分子（TEOS）的脱水反应及与硅烷偶联剂的键合，建立了一种聚酰亚胺/二氧化硅（PI/SiO?）共聚物模型。通过调节与TEOS结合的分子数量控制SiO?含量，最终将二氧化硅与小分子嵌入聚酰亚胺形成杂化模型（杂化PI/SiO?）。经几何优化和分子动力学模拟后，分析了该模型结构、杨氏模量、剪切模量及玻璃化转变温度（Tg）的变化。结果表明：在聚酰亚胺中掺杂SiO?可提高复合材料的密度和内聚能密度；PI/SiO?杂化材料的杨氏模量与剪切模量均高于未掺杂聚酰亚胺；当掺杂量为9%时，拉伸强度达到568.15 MPa。因此，SiO?的结构设计与含量控制是提升PI/SiO?复合材料性能的有效途径。该杂化复合材料的Tg变化及拉伸强度变化趋势与实际实验合成的PI/SiO?复合材料一致，这将为新材料设计与性能预测提供便捷方法。? 2018 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2018, 136, 47335.
关键词： 分子动力学、剪切模量、杨氏模量、聚酰亚胺/二氧化硅、玻璃化转变温度
更新于2025-09-23 15:23:52
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强脉冲光烧结过程中铜纳米颗粒电阻率演变的原子尺度模拟
摘要： 本工作采用分子动力学（MD）方法模拟了铜纳米颗粒墨水的强脉冲光（IPL）烧结过程。首先计算了IPL烧结过程中两个铜纳米颗粒间颈部的尺寸增长，随后将颈部尺寸代入Reimann-Weber公式计算所得电阻率。总体而言，烧结初期观察到电阻率快速下降（由颈部尺寸快速增长所致），随后电阻率逐渐降低。此外，模拟的电阻率温度相关性趋势与实验测量值相符。该MD模型是设计者优化IPL烧结过程的有效工具。
关键词： 分子动力学、纳米粒子、电阻率、强脉冲光、铜
更新于2025-09-23 15:23:52
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超越传统方法处理X射线吸收谱中的无序效应
摘要： 静态和无序热对从扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）精确测定原子结构的影响是最大挑战之一。尽管现有多种被广泛认可的解决方案（这些方法在EXAFS数据分析中应用普遍），但当用于分析吸收原子外围配位层时往往精度不足。此时基于分子动力学和逆蒙特卡洛模拟的先进技术更为适用——本文对此类方法的优缺点进行了评述。
关键词： 逆蒙特卡罗法、扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）、分子动力学、静态与热无序、X射线吸收光谱学
更新于2025-09-23 15:23:52
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通过彩虹散射研究石墨烯的热运动
摘要： 利用透射质子的角分布研究了石墨烯原子的热运动。通过应用Doyle-Turner质子-碳相互作用势表达式构建了静态质子-石墨烯相互作用势，并通过对原子位移分布求平均将原子热运动效应纳入其中。根据德拜理论建立石墨烯位移的协方差矩阵模型，并采用分子动力学方法进行计算。利用质子轨迹构建角产额分布，发现存在被称为"彩虹线"的特殊路径（该路径上角产额极高），并详细考察了这些彩虹线随样品取向变化的情况。进一步研究发现：对于经历与构成石墨烯六边形碳原子远距离碰撞的质子所产生的彩虹线，原子热运动影响可忽略；而近距碰撞产生的彩虹线可用椭圆描述，其参数对协方差矩阵结构极为敏感。当原子呈现完全各向异性关联运动时，本研究开发了从相应彩虹图案中提取协方差矩阵的通用数值算法。
关键词： 热运动、石墨烯纳米带、分子动力学、石墨烯、彩虹散射
更新于2025-09-23 15:23:52
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荧光有机-无机杂化核壳二氧化硅纳米颗粒表面化学异质性的高效色谱表征
摘要： 与小分子量化合物不同，对无机核-有机配体壳杂化纳米颗粒进行详细的结构研究仍具挑战性。评估批次反应引发的表面化学性质异质性及其与粒径的关联，更是一个长期悬而未决的问题。通过将高效液相色谱（HPLC）与凝胶渗透色谱（GPC）联用技术应用于超小（直径<10纳米）聚乙二醇包覆（PEG化）荧光核-壳二氧化硅纳米颗粒，我们揭示了此前未知的、源于染料与纳米颗粒二氧化硅核及表面共轭程度差异所导致的表面异质性。分子动力学模拟证实，这种异质性主要受染料电荷支配。我们证明，这一认知能指导合成工艺的开发，从而制得PEG化且靶向配体功能化的PEG化二氧化硅纳米颗粒，其表面化学均匀性显著提升——单峰HPLC色谱图即为明证。鉴于表面化学性质是所有纳米颗粒相互作用的关键因素，我们预计这些方法与基础认知将广泛应用于生物成像和纳米医学等众多领域。
关键词： 表面化学异质性、高效液相色谱法、纳米颗粒表征、纳米颗粒表面功能化、荧光相关光谱法、分子动力学、纳米颗粒异质性
更新于2025-09-23 15:23:52
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三元（铜-银-锆）吸附原子团簇表面扩散研究及其在薄膜形成中的应用
摘要： 本研究采用分子动力学技术模拟了异质三元（Cu-Ag-Zr）吸附原子团簇在Ag(111)表面的扩散行为，这对表面现象研究及三元团簇生长、三元合金薄膜形成具有重要参考价值。通过研究1Cu-1Ag-1Zr、2Cu-2Ag-2Zr、3Cu-3Ag-3Zr和4Cu-4Ag-4Zr团簇在300K、500K和700K温度下的纳米尺度表面扩散机制发现：三聚体团簇在300K时呈现跳跃、滑移和剪切扩散；六聚体、九聚体和十聚体扩散速率较低但以呼吸运动、锚定效应和集中运动为主导；500K时三聚体和六聚体出现原子交换过程，而九聚体和十聚体未观察到该现象；700K时除银吸附原子外，所有尺寸团簇均以铜/锆吸附原子的原子交换机制为主（锆原子表现更显著），并伴随单/双吸附原子（可能为锆原子）的分离与重组现象。高温下银吸附原子还会在团簇剩余吸附原子间极短间隔内弹出。值得注意的是，三聚体扩散过程中存在锆或铜吸附原子进入替代位点的吸附现象。700K时还观察到团簇邻近区域的空位产生、填充及迁移。此外，团簇扩散速率随尺寸增大而降低，随温度升高而加快。
关键词： 分子动力学、吸附原子团簇、空位扩散、表面扩散
更新于2025-09-23 15:22:29
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高效预测聚噻吩自组装模型的优化与验证
摘要： 我们为聚(3-己基噻吩)(P3HT)开发了优化的力场，并验证其在预测热力学自组装方面的实用性。具体而言，我们采用短寡聚链模型、隐式处理静电作用与溶剂效应，并粗略模拟溶剂蒸发过程。通过量化模型性能，我们确定了在状态变量组合条件下探索自组装的最优体系尺寸。通过分子动力学模拟，我们预测了P3HT在约350种温度与溶剂质量组合条件下的自组装行为。结构计算表明，在略低于熔点的良溶剂中可获得最高有序度。与掠入射X射线散射实验结果对比显示，本模型产生了迄今最精确的结构预测。
关键词： 有机光伏、分子动力学、粗?；?
更新于2025-09-23 15:22:29
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晶粒尺寸对多晶碳化硅断裂的影响：基于分子动力学-近场动力学框架的多尺度分析
摘要： 一个能明确考虑晶界原子尺度描述的强健原子-介观尺度多尺度/多物理场计算建?？蚣鼙挥糜谘芯慷嗑Я⒎教蓟?3C-SiC)晶粒尺寸与断裂行为之间的相互作用。该框架的显著特点是建立了所选原子尺度方法（分子动力学MD）与介观尺度方法（近场动力学PD）之间的尺度匹配关系，从而既能模拟微观结构的影响，又能获得关于晶粒尺寸对3C-SiC力学响应作用的新认知。通过MD模拟获取了不同取向单晶和双晶的弹性模量、断裂韧性等材料性能参数，经适当统计分析后将MD推导性能与PD模拟对接，最终实现的介观尺度模拟能准确预测晶粒尺寸对多晶3C-SiC失效强度、断裂能、弹性模量、断裂韧性和拉伸韧性的影响。特别值得注意的是，断裂强度随晶粒尺寸变化遵循霍尔-佩奇定律，而I型断裂韧性随晶粒尺寸增大而提高，这与现有多晶材料脆性断裂文献结论一致。同样重要的是，该MD-PD多尺度/多物理场框架为建立能全面预测固态材料微观结构-性能-效能相互作用关系的材料建模范式迈出了重要一步。
关键词： 近场动力学、多晶材料、多尺度建模、3C-碳化硅、晶界、分子动力学
更新于2025-09-23 15:22:29
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左旋粪胆素盐酸盐和右旋尿胆素盐酸盐。通过振动圆二色谱（VCD）、电子圆二色谱（ECD）、圆偏振发光（CPL）实验以及分子动力学（MD）和密度泛函理论（DFT）计算分析其手性光学与构象特性。
摘要： 记录了l-粪卟啉和d-尿卟啉盐酸盐二氯甲烷溶液在中红外区的振动圆二色性(VCD)与红外光谱。通过结合分子动力学(MD)计算与QM/MM ONIOM型框架下的密度泛函理论(DFT)计算能最佳解析这些光谱，其联合预测结果比标准DFT计算分析更具优势且信息更丰富。该方法同样阐明了相同化合物在甲醇-甘油溶液中室温与低温电子圆二色性(ECD)光谱的科顿效应符号反转现象。最后，l-粪卟啉氯仿溶液的圆偏振发光(CPL)光谱提供了该分子激发态几何结构的信息。
关键词： 振动圆二色性、电子圆二色性、分子动力学、红外光谱、QM/MM ONIOM型框架、科顿效应、圆偏振发光、密度泛函理论计算
更新于2025-09-23 15:21:21
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单晶硅纳米磨削过程中残余应力的产生与分布
摘要： 单晶硅磨削过程中产生的残余应力会导致晶圆翘曲，并给后续的夹持、划片等工序带来困难。该应力还可能引发裂纹形成和腐蚀现象，对硅元器件的电学性能造成损害。本研究采用阶梯线湿法腐蚀技术，通过共聚焦激光显微拉曼光谱分析了磨削硅片的相变及残余应力分布规律。随着腐蚀深度增加，残余应力呈现压应力减小、拉应力呈离散分布的趋势。通过分子动力学(MD)模拟计算了单晶硅纳米磨削过程中的残余应力产生机制，观察到以相变硅形式存在的亚表面损伤(SSD)，其损伤深度随切削深度变化。研究还分析了相变硅的体积收缩效应，以阐明磨削机理及磨削硅残余应力的成因?；赟toney理论和MD模拟获得的非晶相体积收缩率，建立了预测磨削硅亚表面压应力变化趋势的理论模型。
关键词： 单晶硅、残余应力、纳米研磨、相变、分子动力学
更新于2025-09-23 15:21:21