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掺杂单层MoS_(2)电子结构与光催化性质的第一性原理计算

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原子与分子物理学报 2025年第1期42卷 35-40页

作者：徐启远高朋刘正堂九江学院机械与智能制造学院九江332005 西北工业大学材料学院西安710072

为了提高MoS_(2)的光催化能力,本研究基于第一性原理平面波赝势方法,对Cr、W、Fe、Co、Ni替换单层MoS_(2)晶格中的Mo进行研究.结果表明:W的替换能为正值,Cr、Fe、Co、Ni的替换能为负值.Cr、W掺杂晶格产生畸变主要是杂质原子的共价半径... 详细信息

为了提高MoS_(2)的光催化能力,本研究基于第一性原理平面波赝势方法,对Cr、W、Fe、Co、Ni替换单层MoS_(2)晶格中的Mo进行研究.结果表明:W的替换能为正值,Cr、Fe、Co、Ni的替换能为负值.Cr、W掺杂晶格产生畸变主要是杂质原子的共价半径引起的;Fe、Co、Ni掺杂晶格产生畸变主要是掺杂原子的自旋导致的.Cr、W、Fe、Co、Ni掺杂单层MoS_(2)带隙类型没有发生改变,仍然为直接带隙,但禁带宽度变小,吸收带红移,尤其Fe、Co、Ni掺杂,导带下方有杂质能级使费米能级向高能方向移动,可以作为捕获电子陷阱,增加电子密度,减少光激发电子-空穴对的复合,有利于提升光催化能力.

关键词：掺杂单层二硫化钼光催化电子结构

乙酰丙酮铱Ir(acac)_(3)电子结构及光学性质的理论研究

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原子与分子物理学报 2025年第1期42卷 1-7页

作者：樊依佳蔚娇娇郭家成陈扬尹杜恭贺西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院西安710129 西安邮电大学理学院西安710121

乙酰丙酮铱是一种由过渡金属Ir与乙酰丙酮酸(acetylcaetonato)有机部分组成的过渡金属有机配合物,它是一种重要的绿光磷光材料,同时其也是多种铱系发光材料的组成部分.采用密度泛函理论(DFT)对Ir(acac)_(3)单体及其二聚物的基态几何结... 详细信息

乙酰丙酮铱是一种由过渡金属Ir与乙酰丙酮酸(acetylcaetonato)有机部分组成的过渡金属有机配合物,它是一种重要的绿光磷光材料,同时其也是多种铱系发光材料的组成部分.采用密度泛函理论(DFT)对Ir(acac)_(3)单体及其二聚物的基态几何结构进行了优化,在此基础上考察了它们的振动和红外光谱,并使用CIS方法对它们的激发态性质进行了理论研究.计算得到的单体和二聚物的吸收光谱均在紫外波段,单体的主要吸收峰有260 nm,350 nm,414 nm,二聚物的主要吸收峰有299 nm,353 nm,401 nm.计算得到了二者在乙腈CH_(3)CN溶液中的吸收光谱,与它们气相情况的结果相比,溶剂极性的影响使得电子吸收谱发生蓝移.计算结果表明Horst Kunkely和Arnd Vogler所得光谱中既含有单体的特征光谱,又含有二聚体的特征光谱,证明实验溶液中同时存在乙酰丙酮铱的低聚物,并且二者的组分比能被合理推算.最后,对多聚体的形成机理作了简单讨论.

关键词： Ir(acac)_(3) 密度泛函理论(DFT) CIS 电子吸收光谱溶液效应

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第一性原理研究取代基对含能材料撞击感度的影响

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 124-134页

作者：黎红艳卢妹包恃缘刘福生刘正堂白志鑫刘其军西南交通大学物理科学与技术学院成都610031 西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

取代基的种类和位置会影响含能材料的分子结构和化学键强度,从而对其撞击感度产生影响.本文基于第一性原理计算方法分析了氨基基团和甲基基团对三硝基苯类含能材料撞击感度的影响.根据计算得到的弹性常数,通过Voigt-Reuss-Hill平均法计... 详细信息

取代基的种类和位置会影响含能材料的分子结构和化学键强度,从而对其撞击感度产生影响.本文基于第一性原理计算方法分析了氨基基团和甲基基团对三硝基苯类含能材料撞击感度的影响.根据计算得到的弹性常数,通过Voigt-Reuss-Hill平均法计算得到了几种含能材料的体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E和泊松比v.接着,尝试通过分析氨基和甲基取代基的种类和数量对力学参数、能带结构、态密度等性质的影响.在一定程度下,氨基个数与撞击感度之间呈负相关,与禁带宽度呈正相关,可以通过比较带隙值来判断一组含氨基的多硝基芳烃材料的撞击感度大小关系.相较于氨基,甲基数量与力学性能的相关性较氨基取代基更好,甲基数量变化对材料的总态密度能量影响更大;甲基数量与材料的撞击感度之间没有相关性但与禁带宽度呈负相关,无法通过带隙值的大小来确定一组含甲基的硝基芳烃类含能材料的撞击感度大小关系.

关键词：含能材料撞击感度取代基力学性质电子性质

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碳族单质超导性的第一性原理研究

原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 87-92页

作者：韩沛辰林永熠郑磊刘其军刘正堂高娟西南交通大学物理科学与技术学院成都610031 西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

同为第四主族的元素,碳、硅、锗、锡、铅具有相似的价电子排布,但超导性却并不相同.锡和铅在常压下即可实现超导,硅和锗则需要在高压下才具有超导性,而碳的常规晶体结构在常压和高压下均尚未发现其超导性.压力在很大程度上是通过改变晶... 详细信息

同为第四主族的元素,碳、硅、锗、锡、铅具有相似的价电子排布,但超导性却并不相同.锡和铅在常压下即可实现超导,硅和锗则需要在高压下才具有超导性,而碳的常规晶体结构在常压和高压下均尚未发现其超导性.压力在很大程度上是通过改变晶体结构和原子之间的位置进而影响其超导性,本论文基于密度泛函理论的第一性原理计算,对碳、硅、锗、锡、铅五种第四主族元素的单质的晶体结构、电子结构、声子性质以及超导性质进行系统地对比分析.计算结果表明费米能级附近的电子态密度越高,金属体系实现超导所需的压力越小.在具有金属性的体系中价带靠近费米能级处带隙的存在会使电子更容易局域在费米能级附近,从而增大费米能级附近电子态的数目并提高体系的超导性.此研究为探究超导机制并提高材料的超导性提供思路.

关键词：超导性第一性原理计算碳族元素电子结构

六方Al_(4)SiC_(4)弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理计算

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 166-172页

作者：刘运芳张飞跃冯嘉怡李文广刘正堂广西科技大学理学院柳州545006 西南交通大学物理科学与技术学院成都610031 西北工业大学材料学院西安710072

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法系统地研究了Al_(4)SiC_(4)的晶体结构、弹性常数、电子结构和光学性质,并对结果进行了理论分析.计算得到的晶格常数和弹性常数均与实验值及其它计算值相符,并说明了六方Al_(4)SiC_(4)的... 详细信息

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法系统地研究了Al_(4)SiC_(4)的晶体结构、弹性常数、电子结构和光学性质,并对结果进行了理论分析.计算得到的晶格常数和弹性常数均与实验值及其它计算值相符,并说明了六方Al_(4)SiC_(4)的晶体结构是稳定的;计算得到了六方Al_(4)SiC_(4)的体积、剪切、杨氏模量及泊松比与文献值一致,Al_(4)SiC_(4)的禁带宽度为1.076 eV.计算得到了六方Al_(4)SiC_(4)在(100)和(001)方向上的光学响应函数随光子能量的变化关系,包括复介电函数、复折射率、吸收光谱及反射光谱.在(100)和(001)方向上,计算得到其静态介电常数分别为7.74和8.96,折射率分别为2.78和2.99.计算结果可以为相关应用提供理论依据.

关键词： Al_(4)SiC_(4) 电子结构光学性质第一性原理

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新型手性电磁超材料非对称传输性能设计分析

物理学报 2020年第21期69卷 34-44页

作者：邱克鹏骆越张卫红西北工业大学机电学院西安710072

非对称传输型超材料在极化转换器与光电二极管等领域具有重要的研究意义及应用价值.本文借助于结构设计中的拓扑优化技术,设计出一种具有优异非对称传输特性的新型双层L型变体超材料结构,实现了线性极化波在K波段及Ka波段的非对称传输现... 详细信息

非对称传输型超材料在极化转换器与光电二极管等领域具有重要的研究意义及应用价值.本文借助于结构设计中的拓扑优化技术,设计出一种具有优异非对称传输特性的新型双层L型变体超材料结构,实现了线性极化波在K波段及Ka波段的非对称传输现象;数值仿真分析及实验结果表明,其非对称传输系数在21.65 GHz处达到0.8562,在28.575 GHz处达到0.8175,并通过分析在谐振频点处的表面电流、电场分布,阐明了双层L型变体超材料结构非对称传输性能的物理机理;此外,选取合理的几何参数并改变该结构金属层的旋转角度,进一步实现了对非对称传输现象的调控,并在K波段同时实现了线性极化波和圆极化波的非对称传输现象.本文采用拓扑优化设计方法得到的非对称传输型手性超材料结构具有结构简单、易调控等优点,且具有明确的方向性,在手性超材料结构设计领域拥有广阔的应用前景.

关键词：非对称传输可调性手性超材料拓扑优化

Al_2O_(3sf)/LY12复合材料液固挤压成形中温度场演变的三维有限元分析

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金属学报 2007年第8期43卷 857-862页

作者：王振军齐乐华周计明杨方西北工业大学机电学院西安710072

建立了液固挤压Al_2O_(3sf)/LY12复合材料三维非稳态传热过程的有限元数学模型,并对其进行了三维热传导数值模拟,直观地显示出材料内部和表面在不同时刻、不同位置的三维温度场分布及其演变情况.模拟结果表明,坯料内部和表面的温度场在... 详细信息

建立了液固挤压Al_2O_(3sf)/LY12复合材料三维非稳态传热过程的有限元数学模型,并对其进行了三维热传导数值模拟,直观地显示出材料内部和表面在不同时刻、不同位置的三维温度场分布及其演变情况.模拟结果表明,坯料内部和表面的温度场在保压过程中分布均匀,而在挤压过程中则随时间推移而剧烈波动,从而造成坯料表面局部过热,由此导致制件表面龟裂现象的发生.模拟结果与实验结果基本吻合,为合理确定工艺参数和保证成形质量奠定了理论基础.

关键词： Al2O3/LY12复合材料液固挤压三维有限元法温度场演变热传导

各向异性蜂窝夹芯材料的电磁传输性能分析算法研究

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物理学报 2013年第8期62卷 116-123页

作者：汤兴刚张卫红邱克鹏西北工业大学机电学院西安710072

蜂窝夹芯结构作为天线罩最常用的透波材料,其电各向异性特征对电磁传输性能具有不可忽略的影响.本文基于各向异性蜂窝夹芯材料对电磁波水平极化和垂直极化分量的有效介电常数,建立了多层蜂窝夹芯材料的等效传输线网络传输方程,并给出了... 详细信息

蜂窝夹芯结构作为天线罩最常用的透波材料,其电各向异性特征对电磁传输性能具有不可忽略的影响.本文基于各向异性蜂窝夹芯材料对电磁波水平极化和垂直极化分量的有效介电常数,建立了多层蜂窝夹芯材料的等效传输线网络传输方程,并给出了其传输系数的计算公式.该计算公式由于考虑了材料的三维各向异性特征,不仅理论上可以计算多层各向异性介质板对任意方向入射电磁波的传输系数,而且能够揭示出材料方向角对传输性能的影响规律.同时,通过传输线网络等效,其计算效率远高于有限元等方法.数值算例表明,本方法能够有效地揭示蜂窝夹芯材料的各向异性对其传输性能的影响,计算结果在入射角为0°—80°时与有限元法符合很好.

关键词：电磁传输性能电各向异性介质蜂窝夹芯材料

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循环对称结构静力学渐进拓扑优化设计

机械工程学报 2008年第3期44卷 166-172页

作者：高彤张卫红朱继宏汤兴刚西北工业大学机电学院西安 710072 西北工业大学机电学院

采用双向渐进结构优化方法(BESO)研究循环对称结构拓扑优化设计问题。循环对称结构的几何特征无法划分为均匀一致的网格,造成单元灵敏度计算结果与单元体积直接相关,不同网格剖分后的单元体积分布将导致渐进优化过程中不同的单元去除顺... 详细信息

采用双向渐进结构优化方法(BESO)研究循环对称结构拓扑优化设计问题。循环对称结构的几何特征无法划分为均匀一致的网格,造成单元灵敏度计算结果与单元体积直接相关,不同网格剖分后的单元体积分布将导致渐进优化过程中不同的单元去除顺序,最终使得优化结果具有单元体积依赖性。针对循环对称结构的特殊性,提出灵敏度密度新概念与消除非等体积单元棋盘格现象的体积加权灵敏度密度过滤新方法,大量算例表明这是一种有效的方法,同时优化结果也充分显示子结构单胞尺寸效应对优化构型的显著影响。

关键词：循环对称结构拓扑优化渐进结构优化灵敏度密度敏度过滤尺寸效应