原子团簇

摘要： 采用分子动力学方法对Ti_(3)Al合金的形核机理进行了模拟研究,采用团簇类型指数法(CTIM),对凝固过程不同尺度的原子团簇结构进行了识别和表征,深入研究了临界晶核的形成和长大过程.结果表明,凝固过程体系包含了数万种不同类型的原子团簇结构,但其中22种团簇结构类型对结晶形核过程起关键性作用.在晶核的形成和长大过程,类二十面体(ICO)原子团簇、类BCC原子团簇和缺陷FCC及缺陷HCP原子团簇在3个特征温度点T_(1)(1110 K),T_(2)(1085 K)和T_(3)(1010 K)时达到数量上的饱和,并根据数量和空间分布随温度的变化,得到了它们在形核和长大过程相互竞争的关系.跟踪平行孪生晶粒形成和长大的过程发现,临界晶核是由FCC原子构成的单相结构,并未观察到亚稳BCC相优先形核的过程;平行孪生结构是由FCC单相晶核在沿密排面逐层生长过程中形成的.结果还表明,CTIM相比于其他微观结构表示方法,能更为准确地揭示凝固过程微观结构的转变特征.

摘要： 团簇科学是凝聚态物理领域中非常重要的研究方向,该文以金属团簇金Au20为研究对象,利用999组已知的结构数据,运用最小二乘法通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配简便地求得未知的模型参数,进而建立金团簇Au20的Gupta能量预测模型.结合金团簇的能量预测模型,利用粒子群优化算法进行对原子结构进行优化,最终运用VMD软件进行金团簇的全局最优结构重构,验证模型的有效性和可行性.

摘要： 团簇是一种介于原子、分子与宏观固体之间的物质结构层次,其性质在很多领域都有深远影响.以Au20原子团簇为代表,基于机器学习算法建立团簇能量的预测模型,构建原子团簇结构和能量的映射关系,拟合程度R2接近0.81.结合智能算法,对Au20的原子团簇最稳态结构进行搜索,最终得到Au20的最稳态结构为金字塔型,属于对称型结构,具有较好的稳定性.

摘要： 研究气相物种与小分子的反应,可以在分子水平上理解相关凝聚相过程的基元步骤和转化机制.其中,气相物种活化转化氮气(N2)分子的理论和机制受到了广泛关注.本文综述了气相金属离子(主要是金属团簇离子)与N2反应的研究新进展,包括分子吸附、解离吸附、C-N偶联以及简并配体交换等研究进展,讨论了金属物种结构的表征方法、活性的影响因素以及活化N≡N键的微观机制.采用的实验方法包括质谱、红外光解离光谱和阴离子光电子能谱,理论方法包括密度泛函理论和高精度从头算方法.

摘要： Clusters formation and its influence on hardness during natural aging for up to 90 days have been investigated using hardness test and high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy, together with atom-probe tomography analysis. Owing to a great number of clusters precipitated in samples naturally aged for 30 days, the hardness value reaches 110 HV with the increment of 50 HV. These spherical clusters seem like the reported GPI zones in morphology, but have no distinguished crystallographic feature. Besides,the composition of these clusters is different from each other and the measured Zn/Mg atomic ratios are in a wide range. And then, as time goes on, the hardness of alloys remain near 110 HV, due to no more clusters nucleation or clusters coarsening. It is interesting that during this period clusters self-adjust in chemistry and the most prominent change is the convergence of Zn/Mg atomic ratios with aging time and cluster size.%借助于显微维氏硬度仪、高角环形暗场扫描透射电子显微镜及三维原子探针对Al-Zn-Mg合金自然时效过程中原子团簇的析出演变规律及其对合金力学性能的影响进行了细致的研究.合金固溶淬火后自然存放一个月,硬度即可增加50 HV达到110 HV,这归因于高数量密度的原子团簇的析出.这种自然时效原子团簇的形貌与文献报道的GPI区的球状形貌具有相似性,但缺乏明显的晶体学结构特征且成分不唯一,Zn/Mg原子比的分布范围也较广.当自然时效时间延长至三个月,合金的硬度将继续保持在110 HV左右,没有明显的提升,这是因为一个月到三个月期间原子团簇的体积分数并没有改变.但相比自然时效一个月的试样,自然时效三个月的试样中原子团簇的衬度越来越明显,Zn/Mg原子比也越来越集中,出现了成分收敛.

摘要： 采用随机踢球模型结合密度泛函理论,在PBEPBE/RE/SDD/Si/6-311+G(d)水平下研究了中性和阴性的硅基稀土掺杂团簇MSiq7(M=Eu,Sm,Yb;q=0,-1)的几何结构、 稳定性及电子和磁学性质.计算结果表明,阴性团簇的基态结构是在五角双锥的双锥侧面外法向方向加入一个Si原子而形成的3D结构,并且稀土原子M处于五角双锥的顶点;中性团簇的最低能结构是一个畸变的双帽八面体,并且M原子处于八面体的赤道面上.SmSi-7团簇在这3种稀土掺杂的团簇中具有最高的平均结合能和掺杂能,是这3种稀土掺杂团簇中最稳定的一种.Si7团簇是非磁性团簇,但是当M原子(M=Eu,Sm,Yb)掺入其中时,由于镧系元素独特的原子磁性,使其变成了磁性团簇.此外,还模拟了各团簇前几种低能异构体的光电子能谱.

摘要： 基于自由电子气体模型和无规相近似下的线性响应理论,我们研究了方柱形原子团簇中的等离激元。结果发现,横向等离激元随柱长的增加而发生蓝移,而纵向等离激元随柱长的增加而发生红移。

摘要： Atomic clusters are of significant interest in catalysis. Ultra-small TiO2 nanoclusters, a stable Ti-O clus-ter with diameters of a few nanometers or less, can exhibit fascinating reactive, optical and electronic properties. In this work, ～2 nm TiO2 ultra-small nanoclusters were obtained by peptizing hydrolysate of tetrabutyl titanate (TPT) at 80°C. HRTEM and XRD were used to characterize microstructure of the ultra-small TiO2nanoclusters, which was verified to have crystalline phase anatase. XPS demonstrated that the valence state of Ti atom was Ti4+ and no oxy-gen vacancy existed. Optical absorption properties were determined by UV-Vis spectroscopy and demonstrated that the ultra-small TiO2 nanoclusters had extraordinary strong absorption in the light wavelength range from 235 nm to 340 nm. According to the transmission spectrum, the optical band gap was calculated to be 3.56 eV, indicating an appreciable size-base quantum effect. The specific surface area was analyzed to be 269.28 m2/g for Langmuir sur-face area and 186.90 m2/g for multi-point BET surface area, respectively. Photocatalytic reduction of Cr6+ to Cr3+ in ultra-small TiO2 aqueous sol was investigated to estimate the photocatalytic activity. It demonstrated that the reduc-tion rate of Cr6+ to Cr3+ by ultra-small TiO2 nanoclusters was four times faster than that by widely used nano-crystals one. And owing to extraordinary strong ultraviolet absorption of the former, Cr6+ was completely re-duced to Cr3+ under sunlight illumination.%稳定原子团簇是高效催化剂在物质结构上的发展方向.研究将正钛酸四丁酯的水解产物在80°C下水中胶溶得到了粒径2 nm左右的超小TiO2纳米簇.XRD和HRTEM分析结果显示:这种超小TiO2纳米簇为锐钛矿型晶体结构;采用XPS测定其仅含Ti4+,无氧空位缺陷;采用BET测试其比表面积为269.28 m2/g;通过紫外–可见透射光谱,计算光学带隙为3.57 eV,表现出小尺寸化量子效应.这种超小TiO2纳米簇在235～340 nm波长范围有强吸收带,使得其在太阳光照射下可将Cr6+彻底还原成Cr3+.在重铬酸钾溶液中紫外光照下Cr6+的光催化还原实验发现,超小TiO2纳米簇对Cr6+还原效率比普通TiO2纳米晶提高了4倍以上.

摘要： 原子团簇与无机纳米材料一样,可以看作是纳米尺度的无机物质形态,但是具有确定的结构和组成,因此可以成为认识和研究纳米乃至大块固体表面结构的分子模型.由原子团簇组装的材料,有可能兼具纳米材料和分子材料的特性.

摘要： 采用高分辨透射电镜和原子探针层析技术研究了压力容器模拟钢在热时效处理后富Cu、富Ni原子团簇的形成过程。提高了Cu、Ni含量的压力容器模拟钢经过880°C水淬和660°C调质处理，随后在400°C进行不同时间的时效处理。并且在时效后对部分样品进行冷轧变形处理，以探究纳米富Cu析出相的变形行为。结果表明，在析出的富Cu原子团簇中往往也富集有较多的Ni原子，并且Ni在富Cu原子团簇与基体的界面处含量较高。随着时效时间从1000h增加到2000h，富Cu原子团簇的平均尺寸和数量密度有所增加。在同一时效条件下，可以检测到fcc和9R不同结构的富Cu团簇。样品冷轧变形时，镶嵌在αFe基体中的纳米富Cu团簇变形机制较为复杂，可以发生多组孪生变形机制。

摘要： 本文以X射线衍射实验结果为基础，结合理论分析，建立了金属熔体原子团簇微观热收缩模型——团簇几何模型，并从数学和实验结果两方面进行了证明与论证，此模型不仪能定性地解释原子团簇的微观热收缩现象，而且能对平均原子问距进行定量的计算，计算结果与X射线衍射实验的结果吻合较好。

摘要： 本文以X射线衍射实验结果为基础，结合理论分析，从原子能量变化和团簇结构变化的角度，建立了金属熔体原子团簇微观热收缩模型----团簇“坍塌”模型，并应用此模型对熔体的微观结构变化进行了分析，揭示了原子团簇微观热收缩的本质。此模型能够定性地解释原子团簇的微观热收缩现象，与X射线衍射实验的结果吻合较好。

摘要： 根据非均匀体系自由能和规则溶液模型,假设原子团簇是半径为a的球形胶体颗粒,论证了Al-Fe合金熔体中存在亚稳态的原子团簇.当原子团簇a=100nm时,其过渡层厚度为0.3nm＜δ＜1.8nm时,该原子团簇不会由于扩散过程而溶解,这种状态从某种意义上是亚稳的.将可逆类固型原子团簇和类液型原子团簇统一在一个模型中,建立一个半径为r的“复合”球体原子团簇模型,运用形核理论的界面张力方程,定性建立了微观不均匀区中原子团簇数学模型,该模型定性说明随着熔体温度的变化,类固型原子团簇与类液型原子团簇在熔体微观不均匀区可以互相转化,分析结果与实验结果基本一致.

摘要： 针对激光溅射产生原子团簇的研究,作者提出激光溅射形成等离子体的“半球模型”,并考虑等离子体膨胀和热辐射引起温度和体积变化的因素.本文采用修正后的碰撞反应方程来描述特定团簇所参与的反应动力学.

摘要： 研究了大块非晶合金过冷熔体的Ni原子团簇触发凝固过程,发现触发凝固的起始温度显著高于未经触发凝固起始温度,并分析了原子团簇诱发引起的形核过程.

摘要： 通过数值求解一维含时薛定谔方程，研究了原子与原子团簇的电离、电子的时间演化和光辐射现象。结果表明，原子团簇比原子更易于电离，原子团簇中电子的时间演化和原子中电子的时间演化不同，光辐射频率也要高得多。

摘要： 集团统计热力学方法(CST)通过引入结点将系统分解成若干原子团簇，实现了原子模型与连续介质模型的耦合。这样，大大减少了系统的自由度，提高了计算的效率。但是，如果不引入自适应细化机制，在应变梯度较高的地方就会积累计算误差。在本论文中，我们提出了一种自适应的集团算法：如果误差值达到细化准则的要求，就让原子集团细化为单个原子，从而使应变梯度较大区域的计算误差减小。其次，通过对一个具体的二维晶格计算模拟，来验证自适应计算对计算效率的提高。

摘要： 采用分子动力学方法，研究了不同过冷度下Cu4Ni6二元合金均质形核的微观过程，确定了临界晶核的大小与结构。结果表明，在形核初期，体系中会出现大量不稳定的晶胚，通过结构起伏和成分选择，最终形成稳定晶核。晶核近似具有原始合金的成分。晶核由大量FCC结构原子和少量HCP结构原子组成。两种原子各自呈层状排列。正二十面体结构不参与合金的实际形核过程。随着过冷度的增加，晶核大小逐渐降低，但形核开始时间呈先减少后增加的趋势。

摘要： 本申请公开了一种系统化调控负载型铁原子团簇原子个数的合成方法，包括：将铁源化合物、锌源化合物和有机小分子连接剂在溶剂中混合后，在预设反应温度和预设反应时间下得到金属有机框架包覆铁前驱体纳米材料；将纳米材料在惰性气体中高温煅烧得到含有特定铁原子数目的负载型铁原子团簇催化剂。本发明能系统化制备单一铁原子，二铁和三铁金属原子团簇，方法工艺简单，反应条件温和，产率高，纯度高，适合于大规模生产。

摘要： 本发明涉及燃料电池阴极氧还原反应催化领域，具体为一种制备单原子团簇Fe‑N共掺杂单壁碳纳米管电催化薄膜电极的方法。首先对高性能单壁碳纳米管薄膜进行氟化、氨化处理；在氨化过程中，不稳定的掺杂氟原子挥发、留下空位，促进了氮原子掺杂及与催化生长单壁碳纳米管的Fe颗粒中的Fe原子螯合，形成高浓度、单原子团簇Fe‑N螯合活性位点。将所制备的Fe‑N共掺杂、自支撑单壁碳纳米管薄膜作为催化层，泡沫镍集流体作为正极，锌金属板作为负极，碳布作为气体扩散层，制成锌空电池，其表现出优异的性能。本发明未经任何液相反应，过程简单，保持了碳纳米管薄膜的柔性、自支撑等优点，所构建的电催化薄膜电极具有优异的催化活性和稳定性。

摘要： 本申请公开了一种系统化调控负载型铁原子团簇原子个数的合成方法，包括：将铁源化合物、锌源化合物和有机小分子连接剂在溶剂中混合后，在预设反应温度和预设反应时间下得到金属有机框架包覆铁前驱体纳米材料；将纳米材料在惰性气体中高温煅烧得到含有特定铁原子数目的负载型铁原子团簇催化剂。本发明能系统化制备单一铁原子，二铁和三铁金属原子团簇，方法工艺简单，反应条件温和，产率高，纯度高，适合于大规模生产。

摘要： 本发明涉及一种原子偏聚和原子团簇强化低稀土镁合金方法。所述镁合金原子百分比成分为：Mg‑0.91~1.36Gd‑0.87~1.29Y‑0.06~0.14Zr，将合金棒材进行旋锻变形，控制初始旋锻温度为100~200°C，总变形量为10~60%，旋锻过程采用油润滑，润滑剂流动速度为0.5~1m3/h，控制进料速度为1~4mm/min，每道次变形后改变进料方向，利用旋锻变形产生的位错和变形热使得Gd、Y元素在晶界发生偏聚并在晶内形成纳米量级原子团簇，晶界Gd、Y元素浓度是晶内的1.5~2倍，原子团簇尺寸为5~10nm，在原子偏聚和纳米团簇的协同强化下，所得镁合金屈服强度≥510MPa，抗拉强度≥600MPa，断后伸长率≥6%。

摘要： 本发明涉及一种原子偏聚和原子团簇强化VW93M镁合金方法。所述镁合金质量百分比成分为：Mg‑8.0~9.6Gd‑1.8~3.2Y‑0.3~0.7Zr‑0.02~0.5Ag‑0.02~0.3Er，将VW93M合金棒材进行旋锻变形，控制初始旋锻温度为100~300°C，总变形量为10~80%，旋锻过程采用油润滑，润滑剂流动速度为0.5~1.5m3/h，控制进料速度为3~6mm/min，每道次变形后改变进料方向，旋锻变形后晶界Gd、Y元素浓度是晶内的2~2.5倍，原子团簇尺寸为5~15nm，所得镁合金屈服强度≥530MPa，抗拉强度≥610MPa，断后伸长率≥5%。

摘要： 本发明涉及一种原子偏聚和原子团簇强化Mg‑Gd‑Y‑Zr镁合金方法。所述镁合金质量百分比成分为：Mg‑7~9Gd‑2.5~3.5Y‑0.2~0.45Zr，将合金棒材在0~200°C进行旋锻，控制道次变形量为1~10%，总变形量为10~60%，旋锻过程采用油润滑，润滑剂流动速度为0.5~1.5m3/h，控制进料速度为1~10mm/min，每道次变形后改变进料方向，旋锻变形后晶界Gd、Y元素浓度是晶内的1.2~2.5倍，原子团簇尺寸为3~15nm，所得镁合金屈服强度≥520MPa，抗拉强度≥600MPa，断后伸长率≥5%。

摘要： 本发明公开了雾化溶液转变为雾状半固态原子团簇的方法及装置与应用。所述的方法，1）在第一腔室内雾化溶液；2）通过增大第一腔室体积或者连通第二低压腔室，使第一腔室内压强减小，加速挥发雾状液滴上的溶剂，失去大部分溶剂后从雾状液滴转变为雾状半固态原子团簇。所述的装置，包括真空腔室和圆柱气缸；真空腔室设有真空泵；圆柱气缸竖立安装于真空腔室中，圆柱气缸内设有下活塞、上活塞；下活塞承载衬底，上活塞设有可连通圆柱气缸与真空腔室的气阀，上活塞上安装进风口；圆柱气缸壁上设有溶液雾化器。本发明可实现在大面积绒面等粗糙衬底上溶液加工沉积均匀厚度薄膜，可在钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池等薄膜光电器件方面获得应用。

摘要： 本发明提供了一种双原子团簇光催化剂的制备方法，其步骤为：(1)将尿素、醋酸锌与水混合搅拌，减压去除水、加热、洗涤干燥，得Zn‑C3N4粉末；(2)将步骤(1)干燥后的Zn‑C3N4粉末与RuCl3溶液混合，在氙灯光照下反应得到RuZn‑C3N4异核双原子光催化剂。通过本发明提供制备方法得到的的双原子团簇光催化剂可实现在光照条件下高效还原水为氢气，同时氧化乳酸为丙酮酸。合成方法简单，耗能低，成本低廉，有较好的应用前景。

摘要： 本实用新型提供一种生物碳原子团簇活化装置，所述活化装置包括装置本体、转换头、LED灯、非晶合金软磁、非晶合金硬磁、量化指示灯、充电口、螺丝孔，所述装置本体的中心为一个中空的小圆柱体，所述小圆柱体的上端安装有转换头，所述转换头上安装有LED灯，所述转化头上还安装有非晶合金软磁，所述非晶合金软磁上端安装有量化指示灯；所述装置本体的侧面安装有充电口；所述装置本体的底端中心安装有非晶合金硬磁，所述非晶合金硬磁的周围安装有螺丝孔。本实用新型将非晶合金软磁、非晶合金硬磁与光源相互作用，使团簇表面极高比例的原子及围绕原子核运动的若干电子充分活跃，有助于调节基因组平衡，促进细胞内环境稳定。

摘要： 本实用新型公开了一种生物碳原子团簇活化装置，包括活化装置本体、顶盖和定位环，所述活化装置本体正面一侧嵌入固定有显示屏，活化装置本体正面另一侧嵌入固定有控制面板，所述活化装置本体顶部后端通过转轴与顶盖转动连接，顶盖将活化装置本体上表面封闭，所述活化装置本体上表面对称嵌入固定有两个玻璃筒，所述玻璃筒内壁呈环形阵列固定有三个滑道，所述滑道内滑动安装有滑条，三个所述滑条顶端均固定有限位块，三个所述滑条底端内侧分别与定位环外侧固定连接，所述定位环上开设有定位槽。本实用新型具有快速放置和取出装有原子团的器皿，便于操作的优点。