一、源像电荷之间相互作用能与作用力（论文文献综述）
周蕾[1]（2021）在《高性能有机太阳能电池的制备及机理研究》文中认为有机太阳能电池（OSCs）因低成本、易于制造、污染小等优点,受到广泛关注,但现阶段的器件稳定性仍不足以实现商业化应用。使用多组分策略可以使器件效率获得有效提升,但值得注意的是,不同组分间的分子间相互作用力对器件性能十分重要。氢键作为分子间相互作用力的一种,与π-π堆叠和范德华力相比,它有更好的方向性和选择性,且能通过自组装获得规则的分子排布,优化性能。因此,本论文通过向活性层引入分子间氢键,制备高效OSCs。主要研究内容如下:1.将氢键策略用于有源层,构筑高效三元OSCs。根据前期理论,染料分子香豆素7（Coumarin,C7）上的氮氢（N-H）基团,能与IT-4F分子上的氟（F）原子相互作用形成氢键,提升器件性能。因此,我们首先用傅里叶红外光谱（FT-IR）证明C7能与IT-4F形成氢键,然后将其掺入PTO2:IT-4F体系,制备三元电池。C7与主体系吸收互补。当加入5 wt%C7时,基于PTO2:IT-4F:C7的三元器件的短路电流(JSC)和填充因子（FF）都获得提升,JSC从20.15 m A cm-2提升到22.02m A cm-2,FF从68.50%增至69.96%,表现出14.02%的功率转换效率（PCE）。与二元器件（12.81%）相比,三元器件的PCE提升幅度约为10%。分析发现,氢键能够优化活性层薄膜形貌,促进电荷传输,这说明氢键策略是可行的。2.基于氢键策略,分别将PC71BM和苏丹红197（SR197）引入PBDB-T-2F:Y6体系制备三元器件,再同时掺入这两种材料制备四元器件,研究氢键的工作机理。对基于PBDB-T-2F:Y6:SR197的三元器件,SR197分子的N-H基团能与Y6的F原子形成氢键,优化薄膜形貌并抑制双分子重组,获得了16.83%的PCE。而基于PBDB-T-2F:Y6:PC71BM的器件,由于PC71BM的各向同性和短波吸收,PCE达16.72%。在此基础上,同时掺入SR197和PC71BM,SR197不仅能和Y6成氢键,还与PC71BM成键,从而优化薄膜形貌并提高光子利用率,使PCE高达17.48%。此外,为了证明性能氢键对器件性能的优化作用,加入氢键抑制剂甲醇（CH3OH）抑制氢键成键。实验表明,加入CH3OH后,含氢键的器件性能均有衰减,而不含氢键的器件则没有明显变化。另外,含氢键的器件还表现出较好的光/热稳定性,表明氢键除了能提升PCE,还可以优化器件的稳定性,有利于未来的商业化应用。本工作向多组分器件的有源层引入分子间氢键,通过实验分析了氢键对于器件性能提升的作用,为制备高性能的有机太阳能电池提供了可行方案。
李祺炜[2]（2020）在《石墨烯/Al-Si基复合材料界面性质与力学行为的原子尺度研究》文中进行了进一步梳理铝及合金因为其制造成本低廉、轻质、良好的机械加工性能、优秀的强度与塑性等特点,而被人们广泛应用于航空、航天等领域,但其性能还需要进一步提升。石墨烯具备极优异的力学性能和高比表面积,是理想的金属基复合材料增强体。目前石墨烯/Al基复合材料的研究中存在着增强体强化机理、界面结合机制不明确等问题。第一性原理可从电子原子尺度揭示界面结合本质,分子动力学能对有限温度下界面的力学行为进行模拟。本文分别采用第一性原理计算和分子动力学模拟方法,从电子和原子尺度研究石墨烯/Al-Si基复合材料的界面性质和力学行为,为石墨烯/铝硅合金复合材料的试验设计提供指导与借鉴。本文基于密度泛函理论采用平面波赝势的第一性原理方法计算了铝/石墨烯/铝界面的界面粘附功、错配能、几何构型和电子结构,采用分子动力学方法模拟了铝/石墨烯/铝界面不同温度下的稳定性和在300K下的拉伸行为,分析了缺陷、石墨烯层数、Si原子等对铝/石墨烯/铝界面性质和力学行为的影响。基于[1（?）0]Al//[10（?）0]graphene、（111）Al//（0001）graphene位向关系,建立了错配度最小铝/石墨烯/铝的界面模型。界面性质的第一性原理计算结果表明,Al/理想完整石墨烯界面以物理结合为主,而石墨烯中存在的拓扑缺陷、单空位和双空位缺陷导致界面黏附功逐步增加。含空位缺陷的石墨烯/铝界面原子的化学结合倾向明显,呈极性共价键特征;空位缺陷导致界面错配能增加,降低界面稳定性。Si的加入提高了理想石墨烯/铝界面、拓扑缺陷石墨烯/铝界面的界面黏附功,改善了铝与完整石墨烯的润湿性;Si原子抑制了含单空位和双空位缺陷界面的化学反应趋势,且界面原子排列有序。分子动力学模拟结果表明,铝/少层石墨烯/铝界面和铝/缺陷石墨烯/铝界面在900K以下均能稳定存在;在900K以上界面原子排序杂乱无序,界面粘合紧密且出现明显褶皱。界面结合强度随温度提升而提升,但对石墨烯缺陷种类与层数不敏感。在不同方向单轴外加拉应力作用下,界面处的Al原子与C原子在石墨烯断裂前均保持良好结合,界面在拉伸过程中难以变形,阻碍了位错滑移,降低材料塑性。纯Al和复合材料沿[1（?）0]均具有最优的力学性能,而沿[111]拉伸时力学性能较差。界面模型引入少层石墨烯（3层以下）后,随着层数增加,材料的弹性模量和抗拉强度大幅增加,而塑性有所降低,石墨烯发生翘曲变形,一定程度缓解了形变;但材料失效时,界面Al原子与C原子间仍结合良好,裂纹在石墨烯层间形核,最后发生石墨烯层间脱附,材料失效。将空位缺陷引入石墨烯,降低了材料的弹性模量、抗拉强度和延伸率,且应力集中于缺陷附近,界面缺陷提供裂纹形核位点,且观察到裂纹萌生于基体Al的压杆位错与界面交界处,与石墨烯层间滑移有关。而引入拓扑缺陷,石墨烯结构较为完好,增加界面结合能力的同时,不提供裂纹形核位点,位错增强效应明显,材料强度提高,而塑性保持不变。铝（硅）/理想石墨烯/铝（硅）界面弛豫后稳定结构表明,Si在界面有强烈的析出倾向,Si易分布在界面上。Si的加入增强了石墨烯抵抗变形的能力,材料弹性模量提升,但由于Si析出使得基体界面空位较多,界面结构破坏较大,在塑性变形初期界面就存在裂纹核心,材料强度与塑性均有一定程度的降低。
付静[3]（2020）在《电解液多尺度混合模型的快速算法和计算机模拟》文中进行了进一步梳理纳米颗粒广泛的存在于自然界中,是大气污染的重要组成部分,也是很多工业产品的关键成分,例如油漆,金属等等,在日常生活中起着重要的作用。纳米颗粒在医学,化学,物理和材料科学领域引起了越来越多的兴趣。核-壳结构的介电纳米材料,在电化学超级电容器领域引起了广泛的研究。静电相互作用在纳米颗粒的聚集和自组装中起着重要的作用,对于理解很多物理和生物的软物质系统的结构和功能至关重要。对于大的多体系统,静电相互作用的长程性导致计算的成本非常昂贵。在空间不均匀的介电系数组成的系统中,由于介电不连续性导致介电界面上生成极化电荷,从而产生极化效应或介电效应。介电效应会对电场产生一定的影响,例如蛋白质的折叠,纳米通道的输运,以及纳米颗粒的聚集和自组装。在实际的计算中,如何准确的估计极化电荷仍然是困难的,极化电势的计算需要一种有效的算法来求解具有变系数的三维泊松方程。在分子动力学模拟或者蒙特卡罗模拟的情况下,整个模拟过程需要数百万个时间步长,由于需要在每一个时间步长内计算力或者能量,因此,增加了计算的困难。本文通过引入合适的电解液的多尺度混合模型,系统的研究带电多体系统的介电效应,通过发展合适的快速算法来求解极化电势并进行分子动力学或者蒙特卡罗模拟。对于纯水溶液,针对核-壳结构的介电球外部的离子相互作用,本文发展了一种精确的镜像电荷方法。核-壳结构的纳米颗粒具有广泛的应用,因此理论研究需要计算格林函数的有效方法,格林函数用于计算离子之间成对的相互作用。镜像电荷方法基于格林函数的球谐级数展开的系数的Mellin逆变换,从而使由介电边界引起的极化电荷由一系列镜像点电荷和镜像线电荷表示。留数定理用于精确的计算线电荷的密度。同时,利用蒙特卡罗模拟,还可以探究核-壳结构介电球的不同壳的厚度对于电容的影响。针对两个核-壳结构介电球的相互作用,本文发展了关于多级子源的一般的镜像电荷方法,并与矩方法结合,发展出一种混合的方法,用来计算两个核-壳结构的介电球的相互作用。避免了镜像电荷反射方法在两个核-壳结构的介质球靠得很近的时候需要大量的反射层数,也避免了矩方法需要截断更多的项数才能得到理想的精度。并且该方法可以扩展到多个核-壳结构的介电球的相互作用的系统。对于结合了离散的原子/连续性电解质表示形式强度的多尺度电解质模型,本文发展了一种调和表面映射算法用来快速准确地计算静电反应电势。该方法将反应电势重新构造为近场的镜像电荷的总和,以及远场的辅助球面上的电荷密度,这些面电荷密度可以利用斐波那契数值积分进一步离散为点电荷。因此反应电势可以写成库仑求和的形式。快速多极子方法可以用于加速成对的库仑求和,从而达到线性的计算复杂度。利用分子动力学模拟,本文研究了二维平面上的二组态的纳米颗粒的自组装行为,考虑两种不同的半径和介电系数,或者带电量非对称的纳米颗粒组成的系统,通过调整非对称系数的大小,来研究其形成的自组装的结构。本文将主要介绍我们对于电解液的多尺度混合模型发展的快速算法,对于纯水溶液,本文发展了核-壳结构的纳米颗粒的镜像电荷方法,对于离子溶液,本文发展了调和表面映射算法来计算静电反应电势。此外,本文还对于多体系统,进行了分子动力学模拟,探究介电效应对于自组装的影响。
杨栋超[4]（2020）在《铁磁过渡金属中的自旋Seebeck效应研究》文中研究说明自从巨磁电阻器件广泛应用之后,电子自旋的巨大潜力引起了研究者们的广泛兴趣。将自旋作为载体实现高性能、低功耗的信息存储和运算设备是人们的美好愿景。自旋流的产生、输运与探测仍是自旋电子学研究的热点。2008年,Uchida采用热驱动自旋注入的方法实现的自旋输运过程吸引了大家的目光,它开启了热自旋长程输运与探测的浪潮。在磁性层/重金属双层膜中,纵向热流驱动磁性层中的自旋流注入到重金属层,由于重金属的强自旋轨道耦合作用被转化为电荷流而被探测到的过程,被称为纵向自旋Seebeck效应（LSSE）。但对于磁性层为铁磁金属（FM）的体系,实验探测上存在寄生信号干扰和薄膜上温差测量不准的问题,定量确定铁磁金属的自旋Seebeck系数是一项挑战。在本文中我们逐一分析各个干扰信号,并矫正薄膜上的温差尝试解决该问题,研究了几种铁磁金属中的热自旋输运特性,主要分为以下四个方面:第一章:介绍了自旋电子学以及热自旋电子学的兴起与实验进展,阐明了铁磁金属中自旋Seebeck效应（SSE）的实验困难和我们即将开展的工作。第二章:介绍样品的制备和测试方案,着重介绍了两种自我改装的加温结构。第三章:本章中我们定量研究了FM/Pt体系中的LSSE,其中FM分别为Fe,Co,Ni和Ni80Fe20。根据并联电流源模型,通过比较单层FM与双层FM/Pt的热电电流从而扣除异常Nernst效应（ANE）。根据热自旋输运模型,分离出FM自身逆自旋霍尔效应（ISHE）,我们发现FM中的ISHE与Pt中的ISHE有相比拟的量级。针对温差测量困难,采用热通量法估算薄膜上的温差,再通过横向加温结构的测量值校准薄膜上温差。从而,我们测得在90 K至300 K的温度范围内Fe,Co,Ni和Ni80Fe20的自旋Seebeck系数。值得注意的是,我们发现Ni具有与其他三种金属异号的SSE系数。进一步地,实验上我们联合常规Seebeck系数和SSE系数,从实验上得到了自旋相关Seebeck系数↑和↓,它们的实验值与态密度的计算结果大致吻合,这揭示了铁磁金属的热自旋输运特性与其电子结构的密切联系。第四章:基于铁磁金属中热自旋输运特性与其电子结构的密切关系。我们在Ni中掺杂Cr使费米能级位置的态密度发生扭曲,以实现对SSE系数的连续调控或增强SSE系数的目的。尽管我们得到的SSE信号含有FM的ISHE干扰,但依然反映SSE的大致规律,表现出和态密度计算结果的一致性。当掺杂量为1.6%附近时,NiCr合金的SSE相关系数会出现一个峰值,随着掺杂量的增加,SSE相关系数逐渐减小,这与态密度计算预测的相一致。
周泓希[5]（2020）在《基于碳纳米管修饰的光电探测器研究》文中指出碳纳米管因其特殊的能带结构和优异的电学和光学性能,一直备受研究者的青睐。然而,纯净的碳纳米管由于其化学键结合能大,很难在光照下产生出自由载流子,其表面能很低;此外,金属型碳纳米管的存在也限制了其在光电探测中的应用。近年来,研究者们通过很多方式对碳纳米管改性,去提高其光电探测性能,包括使碳纳米管定向;N掺杂和构建范德华异质结等方式。本论文以单壁碳纳米管作为研究材料,针对如何提高基于单壁碳纳米管修饰的光电探测器的性能,采取定向处理、掺杂改性、构建范德华异质结等方法调控其界面能带,并运用各种表征技术和能带理论系统研究了其薄膜的表面形貌与载流子动力学,成功构建了高性能光电探测器。按照研究材料,论文可以分为四大部分:第一部分是基于聚合物辅助定向法制备大面积的定向单壁碳纳米管薄膜。通过研究聚合物浓度、离子分散剂浓度等因素对单壁碳纳米管薄膜取向的影响,得到最优化的定向薄膜,并用定向的单壁碳纳米管薄膜制备了对可见光-近红外波段敏感的光电探测器。器件的偏振度指数S接近于1,最大响应率为20μA/W@780nm,最快响应时间为34 ms@532 nm,说明了定向处理后的单壁碳纳米管有很好的应用潜力。第二部分是基于掺杂五族元素以及利用高功函数/低功函数电极结构去提高单壁碳纳米管器件性能。通过改变掺杂联氨的浓度得到了器件最优化的掺杂比例,即联氨掺杂浓度65%wt时器件的最高响应率为Rmax=292.5 mA/W@532 nm,响应时间为34 ms。此外,构建的Au-Al电极非对称结构器件的响应电流远远大于Au-Au对称电极结构器件的响应电流,并用能带理论详细分析了其原因。第三部分是基于单壁碳纳米管/石墨烯/P3HT复合薄膜的光电探测研究。单壁碳纳米管在可见光到近红外波段吸收率很高,石墨烯零带隙结构使它能够实现宽光谱吸收,P3HT与其它两种材料复合都能明显提高其光电探测性能。我们综合利用三种材料各自优点,构建了高响应、宽光谱的光电探测器,器件的最高响应率为Rmax=10466 A/W@650 nm,响应时间为为1.532 s。说明了将多种低维材料与有机功能材料复合能明显提高器件的响应,为其他低维材料光电探测器件提供了参考。第四部分是基于单壁碳纳米管/石墨烯/C60复合薄膜的光电探测研究。C60在紫外波段具有超强光吸收,且与石墨烯具有类似原子排列。我们利用三种碳的同素异形体构建了宽光谱探测器,其响应波段覆盖405 nm到980 nm。探测器最高的响应率为Pmax=10597 A/W@450 nm,响应时间为99.2 ms。此外,提出了一种改进器件响应速度的方法,即用持续的可见光作为栅极光源,可以对脉冲的红外源级光照下的器件的光响应进行调制。综上所述,本文从实验上系统地研究了基于碳纳米管的光电探测器的光电性能和载流子动力学,并深入探讨了其物理机制,该研究对设计高性能光电器件具有重要参考意义。
俞翔[6]（2019）在《基于固-固界面电子行为的石墨相氮化碳基催化剂理性设计》文中提出催化科学被认为是固体表面物理和化学科学的重要分支,针对固体表面科学的基础研究已经为工业催化剂的理性设计提供了坚实的理论依据和启发性的思路。但越来越多的研究表明固-固界面同样对催化反应的活性和选择性存在巨大的影响。例如,固-固界面附近电荷重排、空间电荷转移和晶格紊乱,会使两种杂化固体物种的电性质和能带结构发生巨大的变化,从而深刻地影响催化剂性能。本文将利用固-固界面电子转移原理,以电子离域能力较强的窄禁带半导体石墨相氮化碳（g-C3N4）为主要研究对象,理性设计基于g-C3N4的光催化剂和多相催化剂,获得高效的光催化环境治理光催化剂和高活性高选择性异戊二烯加氢反应催化剂。论文内容主要包括:1.首次使用低共融溶剂作为g-C3N4前驱体,利用尿素-硫氰酸按分子间氢键网络组装,制备了自杂合的空心双层g-C3N4/g-C3N4纳米笼。该外层为高聚合度g-C3N4,内层为低聚合度g-C3N4的纳米笼壁内,因半导体-半导体空间电荷转移产生了固体内电场,它推动了光生电子-空穴分别向纳米笼两侧的定向输运,从而有效地避免了光生载流子的复合湮灭。获得的CN2U1AT光催化剂展现出超高的罗丹明B可见光降解和可见光裂解水产氢活性。我们通过设计薄层、高界面接触面积杂合光催化剂,构建了高效稳定的固体内电场,丰富了光催化剂构效关系内涵,为更多基于固体内电场的光催化剂设计提供了思路。2.利用尿素-硫脲的分子间氢键,制备了高比表面积的介孔空心海胆状硫掺杂石墨相氮化碳（MSCN）催化剂载体。通过反Ostwald熟化机制将单原子Ni嵌入MSCN载体的六重孔腔内,与S原子形成隔离,制备了单位点Ni催化剂。利用杂质S的孤电子与g-C3N4形成的p-7π共轭电子转移,调变了孤立Ni原子的电子性质,从而精准调节了Ni上异戊二烯加氢反应的单烯选择性。制备的Ni/MSCN-4催化剂在95%单烯选择性下,加氢速率达到了460 mL·gNi-1·h-1,为相同选择性下,工业镍系加氢催化剂的65.2倍。通过研究载体中硫杂质原子对加氢催化反应的贡献,我们发展了载体杂原子远程催化反应控制理论,并提出具有更高普适性的异相电子相互作用理论（EHI）,这一理论将为高效工业催化剂的设计提供思路。
祝星[7]（2019）在《基于液氩探测器的暗物质直接探测实验读出电子学研究》文中指出暗物质的存在已经被宇宙学研究与天文学观测所证实。作为当今物理学界的前沿,国内外许多实验组已经开展了一系列的探测实验,然而从“暗物质”概念的提出到现在已有80多年,这些实验还未探测到暗物质,人类对暗物质粒子的本质也仍然一无所知。探测暗物质粒子的方法通常分为对撞机产生、直接探测和间接探测。其中直接探测实验需要严格抑制本底事例,搜寻在统计上超出本底事例的暗物质与普通物质相互作用的散射（核反冲）信号。暗物质粒子与普通物质相互作用截面极低,直接探测实验需要将稀有的暗物质事例从大量的本底事例中挑选出来,因此本底事例的抑制是直接探测实验的关键点之一,对于实验成败具有至关重要的意义。利用探测器的信号进行粒子甄别,将电子信号与类核反冲信号区分开,是最有效的减少本底事例的方法。目前暗物质直接探测实验正在将暗物质与普通物质相互作用排除截面逐步降低,只有在更低的区域才有可能发现暗物质。这需要更高的探测器灵敏度来搜索这些已经越来越接近中微子本底的区域,为此各大实验组的升级实验已将探测器体量提升到了吨级甚至几十吨级。目前我国的暗物质探测实验也正在积极开展,作为几十吨乃至百吨级的直接探测实验的预研,由中国科学院高能物理研究所主导的吨级液氩探测器正在研制之中。本论文的主要工作是针对该吨级液氩探测器,提出并设计了一套读出电子学系统。基于探测器的需求,本文通过对探测器信号的仿真,确定了电子学的指标,并且提出了基于PXIe平台的可拓展性电子学方案。该电子学系统包括前置放大模块（PAM）、前端数字化模块（FDM）和触发时钟模块（TCM）。前置放大模块需要实现6倍放大以及增加直流偏置的功能。前端数字化模块需要对来自PAM的信号进行1GS/s、14bit的波形数字化,数据传输带宽最高将达到单板640Mb/s。而触发时钟模块用于同步时钟和触发使能的分发以及一级触发信息的汇总。本论文对这套电子学系统进行了性能测试,包括前置放大模块的放大偏置功能测试和模拟带宽测试;前端数字化模块的静态性能指标测试（INL、DNL）和动态性能指标（ENOB）测试;前端数字化模块各通道间的同步测试。测试结果表明,电子学性能测试结果符合预期。除此之外,本论文还开展了与原型探测器的联调测试,包括单光电子测试、22Na放射源测试、PuC中子源测试,实现了暗物质直接探测实验液氩探测器的基本功能。该系统为未来几十吨甚至百吨级液氩探测器电子学提供了技术路线。
干则成[8]（2016）在《带电软物质系统的介电效应：快速算法和计算机模拟》文中认为软物质系统在人类生产、生活中随处可见,包括液晶、聚合物、胶体、泡沫、以及生命体系物质（如DNA、细胞膜、蛋白质）等。软物质系统中的静电多体关联效应也是当前材料、物理等学科中的前沿研究课题。特别地,当软物质系统中存在复杂的电介质界面时,系统中还会产生所谓的介电效应。介电效应在许多软物质系统中起到至关重要的作用,但是这方面的计算模拟非常困难,原因在于我们需要高效的三维变系数泊松方程求解器。本论文将主要研究这一课题。这篇论文有相对独立的六个章节。其中第一章为绪论部分,我们将以本课题的研究背景、国内外研究现状、以及本论文创新之处的大致介绍为主。之后章节皆为作者博士期间的研究工作。第二章至第四章将着重介绍我们最新研究发展的快速算法。在第二章,将首先介绍最基本的对单个球形介电界面的镜像电荷方法,并在计算机模拟中利用新改进的树算法来有效的加速;在第三章,我们将考虑更一般的多个介电界面的情形,介绍两种算法,第一种是对单个球形界面进行扩展而来的多界面镜像反射法,第二种是边界元方法;第四章中,我们考虑多个介电界面紧密堆积的情形,针对这类数值上存在奇异性的问题,我们将介绍一种新的半解析的广义镜像-矩混合方法,它具有谱收敛的性质,并且其计算效率不受界面靠近的影响。基于第二至四章的这些算法,我们在第五、六章中对当前软物质研究领域的前沿问题进行了介电效应的针对性研究。第五章中,我们将首先研究电解质溶液中的单个球形介质胶体球周围的电双层结构。我们考察了介电效应、表面电荷离散化、表面粗糙度等因素对于电双层结构的影响;第六章中,我们将研究电介质纳米颗粒的自组装现象:我们着重考察大小非对称的二组分纳米颗粒系统,通过调整胶体颗粒材料的介电系数,得到了各种新的自组装结构,比如环状、链状、晶体结构等等。最后,总结本工作的创新点如下。首先,我们开发了一系列针对各种电介质界面求解静电泊松方程的快速算法,算法涉及解析的镜像电荷法,数值的边界积分方法,以及半解析的镜像-矩混合方法,可以处理包括球形界面、一般形状界面、以及紧密堆积球形界面的情形;其次,这些方法进而通过树算法、快速多极子算法或者Ewald算法进行了加速;最后,我们把所有这些算法用于计算机模拟当中,发现了介电效应对双电层结构以及纳米颗粒自组装结构的重要影响。
刘金峰[9]（2016）在《发展和应用分块的量子化学方法进行生物大分子性质计算和动力学模拟》文中进行了进一步梳理目前,受计算时间的限制,传统的量子化学从头算方法还无法直接用于计算生物大分子的性质,因此,模拟生物大分子的性质主要还是依靠经验性的分子力场。然而,力场的缺陷是众所周知的,也是大家一直以来都在讨论的一个问题。为了使得严格而精确的量子力学（QM）方法能够应用到生物大分子体系,在过去的二十多年里人们做出了很多努力,发展了各种线性标度的,以及分块的量子化学方法。在各种方法中,分块方法已经越来越受到大家的欢迎,因为它的计算量随着分子体系的增大近似是线性增加的。分子碎片共轭帽方法（MFCC）是我们课题组发展的一种分块方法,它最初是用来计算蛋白和配体的相互作用,进而被用来在不同量化水平下计算蛋白质体系的总能量。在此基础上,我们又发展了一种更加高效的扩展化的分子碎片共轭帽方法（GMFCC/MM）,在此方法中,彼此距离较近而序列上又非相邻残基的两体相互作用是用QM方法来计算,距离较远的序列上非相邻残基的相互作用是用分子力场来计算描述。本论文的主要工作是：我们进一步发展了一种静电嵌入的扩展化的分子碎片共轭帽方法（EE-GMFCC）,精确计算蛋白的各类性质,包括蛋白的能量,蛋白-配体的相互作用能等等；进而我们推导求解出EE-GMFCC能量的一阶和二阶导数,因此我们就可以实现蛋白质结构优化和振动光谱（红外和拉曼光谱）的计算,同时我们还实现了蛋白质在显式溶剂环境下的从头算分子动力学模拟（AIMD）。在EE-GMFCC方法中,序列上相临的三个残基作为一个分子碎片的能量,以及空间距离较近而序列上非相邻残基的两体相互作用都是用QM计算得到,而长程的相互作用都是用经典的静电库伦相互作用来描述。跟之前的分块方法相比,EE-GMFCC在做QM计算的时候,每一个分块的QM计算都是置于蛋白内部环境所产生的电场中,用背景电荷来近似表示该分块所处的生物环境。大量的研究测试显示了EE-GMFCC方法的有效性和可靠性,对于18个真正的蛋白结构（最大的蛋白有1142个原子构成）,EE-GMFCC在HF/6-31G*水平计算得到的蛋白的总能量和全量子计算得到的结果非常接近,平均误差只有2.39 kcal/mol。EE-GMFCC还用于密度泛函理论（DFT）和二阶多体微扰理论（MP2）的计算,误差也是只有几个kcal/mol。EE-GMFCC还可以和类导体极化连续介质模型（CPCM）结合,用于计算蛋白和配体的结合自由能,经单点计算测试,该方法在HF/6-31G*-D水平计算的avidin蛋白和14个biotin及类似物的结合能和相应实验值的相关性（R）是0.75,而力场计算结果的相关性只有0.73；在B3LYP/6-31G*-D水平下的单点计算,其相关性是0.85,而当增加取样,对多个结构取平均值的时候,该水平下的计算值和实验值的相关性可以高达0.88。EE-GMFCC方法是线性标度的,易于并行,可以有效的用于蛋白结构的优化和较高理论水平的从头算动力学模拟。和全量子的计算相比,EE-GMFCC可以优化得到正确的蛋白质分子结构,其计算得到的振动光谱也和全量子的结果非常吻合。蛋白amide Ⅰ区间的振动模式被广泛用于研究蛋白的结构,我们用EE-GMFCC计算了具有不同二级结构的蛋白的amide Ⅰ振动模式,结果和实验值也是非常吻合。最后,我们发展了蛋白在显式水模型中基于EE-GMFCC方法的从头算动力学模拟,和传统力场的分子动力学模拟结果相比,AIMD下的蛋白结构更加稳定,显示了量子结果的可靠性；更重要的是,AIMD可以包含动力学过程中蛋白内部环境的电荷极化和电荷转移等重要的量子效应,这在传统力场当中是没有的。
柳冠青[10]（2011）在《范德华力和静电力下的细颗粒离散动力学研究》文中指出细颗粒相关的现象广泛存在于自然界和工业生产过程之中。范德华粘附力和静电力是影响细颗粒相关过程的主要因素和控制手段。基于软球模型的离散元动力学方法，已经成为研究大颗粒运动的主要手段之一，但在范德华力和静电力下的细颗粒流研究方面仍存在较大挑战。本文以细颗粒在范德华力和静电力作用下的离散动力学为研究主题，发展了颗粒间粘附与静电相互作用的理论模型、计算方法和实验验证，以细颗粒的单纤维沉积和在交变电场中的输运为对象，研究了细颗粒在多场（流场、静电场等）下的沉积、清除和输运等过程。本工作首先深化了对细颗粒粘附接触模型适用范围的研究，进一步基于适用于细颗粒准静态接触的JKR模型，考虑了首次接触能量耗散以及分别对应于接触区引力和斥力分量的阻尼耗散，建立了完备的粘附性碰撞模型。发展了适用于细颗粒离散元方法（DEM）的电场求解方法，发现了传统边界元方法（BEM）在细颗粒流问题中面临的特殊问题，利用静电学镜像理论的思想和边界元局部精细化，有效地提高了BEM的计算精度和速度。以多极展开方法作为大量颗粒间静电相互作用的加速计算方法，并将其与前述边界元方法耦合，将现有离散元模拟平台发展到了可以准确高效模拟存在复杂静电相互作用问题的阶段。基于建立的离散动力学方法研究了大量颗粒在行波和驻波电场中的输运规律和运动模式，得出了粘附力、静电力等颗粒间作用及电场频率等因素对前述问题的影响规律。发现颗粒在驻波电帘上具有三种驻留模式和两种传输模式，分析得到了颗粒运动模式的无量纲控制参数及定量判据，阐释了驻波电帘有效清除颗粒的动力学机理；对颗粒在电帘上的运动进行了实验研究，验证了驻波电帘颗粒输运和清除的机理模式；观测了颗粒在驻波和行波电场中的特征性运动模式，并通过动力学模拟的比较分析获得了颗粒运动的控制因素及影响规律。最后，以细颗粒在单纤维上的沉积这一与实际应用密切相关的经典科学问题为对象，开展了离散元动力学研究，并获得结论：（1）两种尺寸细颗粒在单纤维上存在协同沉积；（2）颗粒的预极化显着增强其在单纤维上的沉积；（3）荷电颗粒虽然对单纤维的初始沉积有一定增强效应，但是最终沉积速率会低于中性颗粒，并得到了实验观测的初步验证。本工作还从详细动力学角度揭示了粘附力和静电力对沉积过程与沉积结构的影响规律，从而形成了颗粒沉积过程的微观理论基础。
二、源像电荷之间相互作用能与作用力（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、源像电荷之间相互作用能与作用力（论文提纲范文）
（1）高性能有机太阳能电池的制备及机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 有机太阳能电池的研究背景与意义 |
| 1.2 有机太阳能电池的发展历程 |
| 1.3 有机太阳能电池的发展趋势 |
| 1.4 本论文的研究意义和结构安排 |
| 第二章 有机太阳能电池的基本原理 |
| 2.1 有机太阳能电池的工作原理 |
| 2.2 有机太阳能电池的性能参数 |
| 2.2.1 短路电流密度 |
| 2.2.2 开路电压 |
| 2.2.3 填充因子 |
| 2.2.4 外量子效率 |
| 2.3 三元有机太阳能电池概况 |
| 2.3.1 三元器件的设计原则 |
| 2.3.2 三元器件的工作模型 |
| 2.4 四元有机太阳能电池概况 |
| 2.5 有机太阳能电池的性能提升策略 |
| 2.5.1 器件结构设计 |
| 2.5.2 制备工艺优化 |
| 2.5.3 材料的分子间作用力 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于香豆素7 的三元有机太阳能电池的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 器件制备所用材料与试剂 |
| 3.2.2 器件制备流程 |
| 3.2.3 器件的性能测试 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 分子间氢键的证明 |
| 3.3.2 吸收测试 |
| 3.3.3 光伏特性测试 |
| 3.3.4 光电流密度和有效电压测试 |
| 3.3.5 活性层形貌 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于苏丹红197 的高效有机太阳能电池的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 器件制备与性能表征 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 吸收特性 |
| 4.3.2 光伏特性 |
| 4.3.3 电荷动力学 |
| 4.3.4 薄膜形貌 |
| 4.3.5 器件稳定性 |
| 4.3.6 氢键优化性能的分析与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 后续展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（2）石墨烯/Al-Si基复合材料界面性质与力学行为的原子尺度研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 石墨烯/铝基复合材料研究现状 |
| 1.3 第一性原理在界面研究中的应用 |
| 1.4 分子动力学模拟在材料研究中的应用 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 理论计算基本原理与方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.2.3 局域密度近似(Local-Density Approximation) |
| 2.2.4 广义梯度近似(Generalized-Gradient Approximation) |
| 2.3 分子动力学 |
| 2.3.1 基本原理与假设 |
| 2.3.2 动力学方程及算法 |
| 2.3.3 势函数简介 |
| 2.4 热力学原理及模型 |
| 2.4.1 Miedema模型 |
| 2.4.2 组元活度计算 |
| 2.5 软件简介 |
| 2.5.1 CASTEP模块简介 |
| 2.5.2 LAMMPS软件简介 |
| 2.5.3 OVITO软件简介 |
| 第3章 石墨烯/Al(Si)界面性质与电子结构的第一性原理计算 |
| 3.1 Al-Si-C体系平衡相热力学计算 |
| 3.1.1 Al-Si二元合金热力学函数及各组元活度计算 |
| 3.1.2 溶质元素含量和温度对界面反应产物的影响 |
| 3.2 石墨烯性质计算 |
| 3.2.1 理想石墨烯 |
| 3.2.2 缺陷石墨烯 |
| 3.3 铝/石墨烯/铝界面模型构建及性质计算 |
| 3.3.1 铝/理想石墨烯/铝界面模型构建与计算 |
| 3.3.2 铝/SV缺陷石墨烯/铝界面模型构建与计算 |
| 3.3.3 铝/DV缺陷石墨烯/铝界面模型构建与计算 |
| 3.3.4 铝/SW缺陷石墨烯/铝界面模型构建与计算 |
| 3.4 Si对铝/石墨烯/铝界面性质的影响计算 |
| 3.4.1 铝(硅)/理想石墨烯/铝界面模型构建与计算 |
| 3.4.2 铝(硅)/SV缺陷石墨烯/铝界面模型构建与计算 |
| 3.4.3 铝(硅)/DV缺陷石墨烯/铝界面模型构建与计算 |
| 3.4.4 铝(硅)/SW缺陷石墨烯/铝界面模型构建与计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 铝/石墨烯/铝界面稳定性与力学行为的分子动力学模拟 |
| 4.1 势函数准确性验证 |
| 4.1.1 晶格常数及键长计算 |
| 4.1.2 石墨烯缺陷形成能计算 |
| 4.1.3 Al表面能计算 |
| 4.1.4 Si原子偏聚能计算 |
| 4.2 铝/石墨烯/铝界面稳定性分子动力学模拟 |
| 4.2.1 铝/理想石墨烯/铝界面稳定性模拟 |
| 4.2.2 铝/少层石墨烯/铝界面稳定性模拟 |
| 4.2.3 铝/缺陷石墨烯/铝界面稳定性模拟 |
| 4.3 铝/石墨烯/铝界面拉伸行为模拟 |
| 4.3.1 沿[(?)2]方向拉伸 |
| 4.3.2 沿[1(?)0]方向拉伸 |
| 4.3.3 沿[111]方向拉伸 |
| 4.4 石墨烯层数对铝/石墨烯/铝拉伸变形行为的影响 |
| 4.5 石墨烯缺陷对铝/石墨烯/铝拉伸变形行为的影响 |
| 4.6 Si原子对铝/石墨烯/铝界面稳定性和拉伸性能的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）电解液多尺度混合模型的快速算法和计算机模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 电解质溶剂模型 |
| 1.2 本文的工作 |
| 1.3 成果和创新 |
| 第二章 反应电势的镜像电荷方法 |
| 2.1 简单几何的镜像电荷方法 |
| 2.2 导体球的镜像电荷方法 |
| 2.3 导体的三维半空间的镜像电荷方法 |
| 2.4 电介质三维半平面的镜像电荷方法 |
| 2.5 单个介质球的镜像电荷方法 |
| 2.5.1 单个镜像电荷近似 |
| 2.5.2 多个镜像电荷近似 |
| 2.6 多个介质球的镜像电荷方法 |
| 2.6.1 矩方法 |
| 2.6.2 广义的多极子源的镜像电荷方法 |
| 2.6.3 混合方法 |
| 2.7 数值算例 |
| 2.7.1 两个介质球的相互作用 |
| 2.7.2 核-壳结构的系统相互作用 |
| 2.7.3 立方体结构的系统相互作用 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 核-壳结构的介质球的镜像电荷方法 |
| 3.1 核-壳结构的介质球的镜像电荷方法 |
| 3.2 利用留数定理的核-壳介质球的精确的镜像电荷方法 |
| 3.3 镜像电荷方法的精度和效率 |
| 3.4 核-壳介质球的蒙特卡罗模拟 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 两个核-壳结构的介质球的混合方法 |
| 4.1 两个核-壳结构的介质球问题 |
| 4.2 求解方法: 当两个球之间的距离足够大时:矩方法 |
| 4.3 镜像电荷反射方法求解成对的介质球的相互作用 |
| 4.4 镜像电荷反射方法求解成对的核-壳结构的介质球的静电相互作用 |
| 4.5 多极子源的镜像电势 |
| 4.6 混合的数值方法 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 生物分子溶剂的Poisson-Boltzmann静电模型 |
| 5.1 Poisson-Boltzmann理论 |
| 5.2 静电溶剂的能量 |
| 5.3 混合溶剂模型 |
| 5.3.1 Kirkwood级数展开 |
| 5.3.2 镜像电荷方法扩展到Poisson-Boltzmann方程 |
| 5.3.3 Mellin变换方法扩展到Poisson-Boltzmann方程 |
| 5.3.4 线积分的离散 |
| 5.4 Poisson-Boltzmann方程的数值解法 |
| 5.4.1 边界积分方法 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 多尺度混合模型的调和表面映射算法 |
| 6.1 方法 |
| 6.1.1 镜像电荷表达式 |
| 6.1.2 调和表面映射 |
| 6.2 算法,复杂度及误差分析 |
| 6.3 调和表面映射算法的数值结果 |
| 6.3.1 精度测试 |
| 6.3.2 CPU时间测试 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 二维平面上的纳米颗粒自组装 |
| 7.1 分子动力学模拟 |
| 7.2 二维平面上的二组态纳米颗粒系统的自组装 |
| 7.3 介电效应对纳米颗粒自组装结构的影响 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 总结和展望 |
| 8.1 工作总结 |
| 8.2 研究展望 |
| 附录A Mellin逆变换的计算 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
（4）铁磁过渡金属中的自旋Seebeck效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 自旋电子学 |
| 1.2 Seebeck效应 |
| 1.3 热自旋输运 |
| 1.3.1 热自旋探测的几种构型 |
| 1.3.2 自旋Seebeck效应三要素 |
| 1.3.3 铁磁金属中的LSSE实验困难 |
| 1.4 本文的工作和目的 |
| 2 实验设备及方法 |
| 2.1 磁控溅射仪 |
| 2.2 原子力显微镜 |
| 2.3 振动样品磁强计 |
| 2.4 热输运测量平台 |
| 3 铁磁金属Fe,Co,Ni,Ni_(80)Fe_(20) 的自旋Seebeck效应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 FM/NM中的热自旋输运模型 |
| 3.3 铁磁金属的自旋Seebeck实验测量 |
| 3.4 铁磁金属中的自旋相关Seebeck系数 ↑和 ↓ |
| 3.5 自旋Seebeck系数的定义 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 掺杂对Ni_(1-x) Cr_x自旋Seebeck系数的连续调控 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Ni_(1-x) Cr_x合金的电子结构 |
| 4.3 Ni_(1-x) Cr_x合金的制备与磁性测量 |
| 4.4 Ni_(1-x) Cr_x合金的自旋Seebeck测量 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文以及学术会议报告 |
（5）基于碳纳米管修饰的光电探测器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 基于碳纳米管的光电探测器应用研究进展 |
| 1.2.1 碳纳米管光电晶体管的研究现状 |
| 1.2.2 碳纳米管光电导的研究现状 |
| 1.2.3 碳纳米管光电二极管的研究现状 |
| 1.2.4 碳纳米管测辐射热计的研究现状 |
| 1.2.5 碳纳米管光热电探测器的研究现状 |
| 1.3 论文选题依据及主要研究工作 |
| 第二章 薄膜制备和光电探测器的性能指标 |
| 2.1 薄膜制备 |
| 2.1.1 碳纳米管薄膜的制备 |
| 2.1.2 石墨烯的制备 |
| 2.1.3 C_(60) 的制备 |
| 2.2 光电探测器的性能指标 |
| 2.3 薄膜性质表征技术 |
| 2.3.1 紫外-可见光分光光度计 |
| 2.3.2 扫描电子显微镜 |
| 2.3.3 原子力显微镜 |
| 2.3.4 X射线光电子能谱仪 |
| 2.3.5 激光拉曼光谱仪 |
| 2.3.6 X射线能谱分析 |
| 2.4 优化碳纳米管性能的方法 |
| 2.4.1 氧化功能化 |
| 2.4.2 聚合物/等离子体液功能化 |
| 2.4.3 直接共价修饰 |
| 2.4.4 杂原子掺杂 |
| 2.4.5 电荷转移掺杂 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 定向碳纳米管光电探测器件的制备、表征及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 影响单壁碳纳米管薄膜定向度的因素 |
| 3.2.1 浓度对单壁碳纳米管取向性的影响 |
| 3.2.2 离子分散剂和高分子聚合物的浓度对碳纳米管取向性的影响 |
| 3.2.3 温度和衬底对碳纳米管取向性的影响 |
| 3.2.4 碳纳米管团簇尺寸对其取向性的影响 |
| 3.3 定向碳纳米管光电探测器件的制备、表征以及性能研究 |
| 3.3.1 定向碳纳米管光电器件的制备 |
| 3.3.2 定向碳纳米管光电器件的表征 |
| 3.3.3 定向碳纳米管光电器件性能研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 掺杂的单壁碳纳米管薄膜光电探测性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 联氨掺杂单壁碳纳米管薄膜特性及其光电探测性能研究 |
| 4.2.1 联氨掺杂单壁碳纳米管薄膜制备 |
| 4.2.2 联氨掺杂单壁碳纳米管薄膜成分和物相分析 |
| 4.2.3 联氨掺杂单壁碳纳米管光电探测器性能研究 |
| 4.3 非对称电极结构的光电探测性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 单壁碳纳米管/石墨烯/P3HT聚合物复合薄膜的光电探测性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单壁碳纳米管/石墨烯/P3HT复合薄膜制备 |
| 5.3 单壁碳纳米管/石墨烯/P3HT复合薄膜成分和物相分析 |
| 5.3.1 SEM测试 |
| 5.3.2 UV-Vis测试 |
| 5.3.3 Raman光谱测试 |
| 5.4 单壁碳纳米管/石墨烯/P3HT复合薄膜的光电性能研究 |
| 5.4.1 响应率 |
| 5.4.2 响应时间 |
| 5.4.3 外量子效率 |
| 5.4.4 影响探测器性能的其他指标 |
| 5.4.5 响应机理的解释 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 单壁碳纳米管/石墨烯/C_(60)复合薄膜的光电探测性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 单壁碳纳米管/石墨烯/C_(60) 复合薄膜制备 |
| 6.3 单壁碳纳米管/石墨烯/C_(60) 复合薄膜成分和物相分析 |
| 6.3.1 AFM测试 |
| 6.3.2 UV-Vis测试 |
| 6.3.3 Raman光谱测试 |
| 6.4 单壁碳纳米管/石墨烯/C_(60) 复合薄膜的光电性能研究 |
| 6.4.1 响应率 |
| 6.4.2 响应时间 |
| 6.4.3 外量子效率 |
| 6.4.4 机理解释 |
| 6.4.5 光调控方法及其原理解释 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 前景展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（6）基于固-固界面电子行为的石墨相氮化碳基催化剂理性设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 引言 |
| 1.1 石墨相氮化碳的性质及合成 |
| 1.1.1 石墨相氮化碳的性质 |
| 1.1.2 介孔g-C_3N_4的合成 |
| 1.1.2.1 自而上法 |
| 1.1.2.2 自上而下法 |
| 1.2 基于固-固界面的催化协同 |
| 1.2.1 界面电荷重排 |
| 1.2.1.1 界面电荷重排机理 |
| 1.2.1.2 金属-载体电子相互作用 |
| 1.2.2 固-固界面协同催化 |
| 1.2.3 固-固界面非平衡载流子运输 |
| 1.2.3.1 非平衡载流子的产生和复合 |
| 1.2.3.2 界面内电场驱动的非平衡载流子定向输运 |
| 1.3 本文研究思路和主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 主要实验试剂及仪器 |
| 2.1.1 气体和试剂 |
| 2.1.2 主要仪器设备及其生产厂家 |
| 2.2 催化剂的制备 |
| 2.3 催化剂表征 |
| 2.4 催化剂活性评价 |
| 2.4.1 异戊二烯选择加氢反应活性评价 |
| 2.4.2 光催化活性评价 |
| 第三章 g-C_3N_4/g-C_3N_4内电场驱动的光生载流子定向输运 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 研究与讨论 |
| 3.2.1 g-C_3N_4/g-C_3N_4的表征 |
| 3.2.2 g-C_3N_4/g-C_3N_4的形成机理 |
| 3.2.3 g-C_3N_4/g-C_3N_4的载流子定向输运 |
| 3.2.4 g-C_3N_4/g-C_3N_4的光催化表现 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 g-C_3N_4载体S杂原子的远程催化加氢反应控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 催化剂载体的制备 |
| 4.3 镍原子的引入 |
| 4.4 异戊二烯加氢测试 |
| 4.5 催化性能研究——载体杂原子的远程催化反应控制 |
| 4.5.1 氢溢流增强的加氢活性 |
| 4.5.2 空间电荷转移增强的加氢选择性 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 结论与展望 |
| 在研期间发表论文及专利 |
| 致谢 |
（7）基于液氩探测器的暗物质直接探测实验读出电子学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 粒子物理标准模型 |
| 1.2 暗物质的存在证据 |
| 1.2.1 星系旋转曲线 |
| 1.2.2 引力透镜效应 |
| 1.2.3 宇宙微波背景辐射 |
| 1.3 暗物质候选粒子 |
| 1.4 暗物质的探测方法 |
| 1.4.1 对撞机产生 |
| 1.4.2 间接探测 |
| 1.4.3 直接探测 |
| 1.5 暗物质直接探测实验的发展现状 |
| 1.6 基于液态惰性元素的暗物质直接探测 |
| 1.6.1 探测器中的相互作用过程 |
| 1.6.2 粒子甄别 |
| 1.7 本论文研究目标和结构安排 |
| 参考文献 |
| 第2章 液态惰性元素探测器的现状与发展趋势 |
| 2.1 国内外相关实验调研 |
| 2.1.1 PandaX实验 |
| 2.1.2 XENON实验 |
| 2.1.3 DarkSide实验 |
| 2.1.4 DEAP-3600实验 |
| 2.2 暗物质直接探测实验的发展趋势 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 吨级液氩探测器电子学方案设计 |
| 3.1 吨级液氩探测器 |
| 3.2 电子学需求分析 |
| 3.2.1 采样率分析 |
| 3.2.2 量化精度分析 |
| 3.2.3 其他需求 |
| 3.3 电子学方案设计 |
| 3.3.1 触发方案 |
| 3.3.2 数据获取方案 |
| 3.3.3 波形数字化方案 |
| 3.3.4 电子学架构 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 原型电子学设计实现 |
| 4.1 前置放大模块 |
| 4.2 前端数字化模块 |
| 4.2.1 FDM原理框图 |
| 4.2.2 模拟前端设计 |
| 4.2.3 波形数字化 |
| 4.2.4 时钟电路设计 |
| 4.2.5 FPGA控制逻辑以及数据传输 |
| 4.2.6 电源方案设计 |
| 4.3 触发时钟模块 |
| 4.4 触发方案的设计与实现 |
| 4.5 电子学测试 |
| 4.5.1 前置放大模块性能测试 |
| 4.5.2 前端数字化模块性能测试 |
| 4.5.3 通道间的同步性能测试 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 与原型探测器的联调测试 |
| 5.1 探测器联调平台 |
| 5.2 单光电子谱测试 |
| 5.3 ~(22)Na放射源测试 |
| 5.4 中子放射源测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文 |
（8）带电软物质系统的介电效应：快速算法和计算机模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本工作的创新之处 |
| 第二章 单胶体双电层结构的模拟算法 |
| 2.1 单球电介质界面的Kirkwood多极展开解 |
| 2.2 单球电介质界面的镜像电荷解 |
| 2.3 镜像电荷解的高斯积分数值离散及其收敛性 |
| 2.4 球形双电层的蒙特卡洛模拟算法及相关算例 |
| 2.4.1 球形双电层蒙特卡洛模拟算法 |
| 2.4.2 球形双电层模拟算例及讨论 |
| 2.5 针对单原子移动蒙特卡洛采样的树算法 |
| 2.5.1 原子-团簇作用的多极展开 |
| 2.5.2 树算法的能量计算 |
| 2.5.3 单原子移动采样的局部树结构调整 |
| 2.5.4 树算法的数值精度及效率 |
| 第三章 多电介质体的模拟算法 |
| 3.1 多电介质体的边界元方法 |
| 3.2 多电介质体的镜像反射法 |
| 3.3 镜像反射法的误差分析 |
| 3.3.1 截断误差分析 |
| 3.3.2 数值积分误差分析 |
| 3.4 边界元及镜像反射法的数值模拟及比较 |
| 3.4.1 模型介绍及参数设定 |
| 3.4.2 边界元及镜像反射法的数值收敛性比较 |
| 3.4.3 边界元及镜像反射法的极化面电荷密度比较 |
| 3.4.4 边界元与镜像反射法对双胶体球的MD及 MC模拟 |
| 第四章 紧密堆积球形界面的混合快速算法 |
| 4.1 紧密堆积问题的数学描述 |
| 4.2 矩方法背景的简单介绍 |
| 4.3 相关数学定义定理 |
| 4.4 广义的多极展开源的镜像解 |
| 4.5 矩方法的推导及混合算法详细介绍 |
| 4.5.1 情况一:矩方法-离子与胶体两两距离较远 |
| 4.5.2 情况二:混合方法-离子靠近胶体球界面 |
| 4.5.3 情况三:混合方法-胶体紧密堆积 |
| 4.6 混合算法详细步骤 |
| 4.7 混和算法的数值算例 |
| 第五章 介电多体效应对球形双电层及其ζ-电势的影响 |
| 5.1 三种计算模型及其参数设置 |
| 5.2 蒙特卡洛模拟结果及现象讨论 |
| 5.2.1 SURF1 模型:均匀面电荷密度 |
| 5.2.2 SURF2 模型:离散的表面点电荷 |
| 5.2.3 SURF3 模型:带有体积的离散表面电荷 |
| 第六章 介电多体效应对纳米颗粒自组装结构的影响 |
| 6.1 二组态纳米颗粒系统模型及参数设置 |
| 6.2 介电多体效应对自组装结构的影响 |
| 6.2.1 电荷对称纳米颗粒自组装:晶状、片状、以及链状结构 |
| 6.2.2 不同半径比以及介电系数比下的自组装结构 |
| 6.2.3 非对称电荷比下的自组装结构 |
| 全文总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 攻读学位期间参与的项目 |
（9）发展和应用分块的量子化学方法进行生物大分子性质计算和动力学模拟（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 综述 |
| 1.1 分子分块方法概述 |
| 1.2 EE-GMFCC方法 |
| 1.3 蛋白结构优化和振动光谱模拟 |
| 1.4 蛋白-配体亲和能计算 |
| 1.5 从头算分子动力学模拟 |
| 1.6 电荷极化和结构水对MM/PBSA计算的影响 |
| 1.7 本文结构 |
| 第二章 EE-GMFCC计算蛋白质能量 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 EE-GMFCC方法 |
| 2.3 EE-GMFCC的计算结果 |
| 2.3.1 EE-GMFCC在HF理论水平上的计算结果 |
| 2.3.2 EE-GMFCC在DFT和MP2理论水平上的计算结果 |
| 2.3.3 EE-GMFCC的计算效率 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 EE-GMFCC优化蛋白结构和振动光谱模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论和方法 |
| 3.2.1 求解EE-GMFCC能量的一阶和二阶导数 |
| 3.2.2 蛋白质分子结构优化 |
| 3.2.3 振动光谱和热化学量的计算 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.3.1 蛋白结构优化 |
| 3.3.2 蛋白的红外和拉曼光谱,以及热化学量 |
| 3.3.3 EE-GMFCC的计算效率 |
| 3.3.4 蛋白的Amide I振动模式 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 EE-GMFCC计算蛋白-配体的亲和能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论和方法 |
| 4.2.1 EE-GMFCC计算蛋白-配体结合物的总能量 |
| 4.2.2 EE-GMFCC-CPCM方法 |
| 4.2.3 蛋白-配体结合能的计算 |
| 4.2.4 蛋白-配体体系的准备过程 |
| 4.2.5 MD模拟和MM/PBSA计算 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.3.1 能量分析 |
| 4.3.2 多构象平均对蛋白-配体结合能计算的影响 |
| 4.3.3 相关性分析 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 基于EE-GNFCC方法的从头算动力学模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 AIMD理论和方法 |
| 5.2.1 EE-GMFCC计算蛋白原子受力 |
| 5.2.2 蛋白的从头算动力学模拟 |
| 5.3 气相下的AIMD结果 |
| 5.4 显式水环境下的AIMD结果 |
| 5.5 结论 |
| 第六章 电荷极化和结构水对MM/PBSA计算的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算方法介绍 |
| 6.2.1 准备蛋白-配体的结构 |
| 6.2.2 分子对接和结构优化 |
| 6.2.3 拟合PPC电荷 |
| 6.2.4 MD模拟 |
| 6.2.5 MM/PBSA计算 |
| 6.3 结果和讨论 |
| 6.3.1 不含水的分子对接 |
| 6.3.2 不含水的MM/PBSA计算 |
| 6.3.3 含水的分子对接 |
| 6.3.4 含水的MM/PBSA计算 |
| 6.3.5 基于残基的结合能计算 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 总结和展望 |
| 7.1 本论文的意义和创新之处 |
| 7.2 未来和展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间发表论文 |
| 致谢 |
（10）范德华力和静电力下的细颗粒离散动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 典型技术背景 |
| 1.1.2 科学问题与研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 细颗粒流研究的理论和模拟方法评述 |
| 1.2.2 范德华力和静电力在细颗粒流中的角色和作用 |
| 1.2.3 范德华力和静电力下的细颗粒离散动力学研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容和技术路线 |
| 第2章 颗粒的粘附性接触与碰撞动力学 |
| 2.1 本章引言 |
| 2.2 颗粒的静态粘附性接触模型与相图 |
| 2.2.1 粘附接触模型的基础——Hertz 弹性模型 |
| 2.2.2 粘附接触模型的基础——分子间的范德华力 |
| 2.2.3 Hamaker 与 Bradley 模型 |
| 2.2.4 JKR 模型 |
| 2.2.5 DMT 模型 |
| 2.2.6 MYD 和 MD 模型 |
| 2.2.7 颗粒粘附性接触模型相图 |
| 2.3 颗粒粘附性接触的 AFM 测量试验 |
| 2.3.1 实验 |
| 2.3.2 结果与讨论 |
| 2.4 颗粒粘附性碰撞动力学模型的建立与验证 |
| 2.4.1 能量耗散机制 |
| 2.4.2 动力学模型 |
| 2.4.3 求解与讨论 |
| 2.4.4 颗粒碰撞的非线性动力学 |
| 2.4.5 恢复系数随入射速度的变化 |
| 2.4.6 模型对临界速度的预测 |
| 2.4.7 模型参数讨论 |
| 2.5 颗粒间的动态接触相互作用 |
| 2.5.1 法向力 |
| 2.5.2 切向力 |
| 2.5.3 滚动摩擦 |
| 2.5.4 扭转摩擦 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 颗粒在流场和静电场中的动力学 |
| 3.1 流体力 |
| 3.1.1 曳力 |
| 3.1.2 升力与转动阻力 |
| 3.1.3 浮力 |
| 3.2 求解静电场的边界元（BEM）方法 |
| 3.2.1 传统 BEM 方法 |
| 3.2.2 BEM 的近似镜像法改进 |
| 3.3 荷电/极化颗粒的电场与多极展开计算 |
| 3.4 模型合理性验证：中性颗粒在外加均匀电场中的单纤维沉积 |
| 3.4.1 计算设置 |
| 3.4.2 颗粒链的形成机制 |
| 3.4.3 结果与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 颗粒在交变电场中输运的模拟与理论分析 |
| 4.1 本章引言 |
| 4.2 颗粒在行波电场中的输运 |
| 4.2.1 交变电场 BEM 计算的分解简化 |
| 4.2.2 计算设置 |
| 4.2.3 颗粒间相互作用的影响 |
| 4.2.4 粘附力的影响 |
| 4.3 颗粒在驻波电场中的输运 |
| 4.3.1 计算设置 |
| 4.3.2 无颗粒间相互作用下的输运 |
| 4.3.3 存在颗粒间相互作用下的输运 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 颗粒在交变电场中输运过程的实验研究和模拟分析 |
| 5.1 本章引言 |
| 5.2 实验系统 |
| 5.2.1 颗粒 |
| 5.2.2 电帘系统 |
| 5.2.3 实验方法 |
| 5.3 颗粒在驻波电帘上的宏观输运 |
| 5.4 颗粒在驻波电帘上的运动模式 |
| 5.4.1 跳跃模式 |
| 5.4.2 驻留模式 |
| 5.5 颗粒在行波电帘上的运动模式 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 细颗粒单纤维沉积过程的动力学研究 |
| 6.1 本章引言 |
| 6.1.1 单纤维捕集颗粒的原理 |
| 6.1.2 研究现状评述 |
| 6.2 两种尺寸颗粒的协同沉积 |
| 6.2.1 计算设置 |
| 6.2.2 沉积颗粒数随时间的变化 |
| 6.2.3 表面能对沉积颗粒树数目的影响 |
| 6.2.4 表面能对沉积结构的影响 |
| 6.3 预极化颗粒的单纤维沉积 |
| 6.3.1 系统描述与计算设置 |
| 6.3.2 极化强度的影响 |
| 6.3.3 粘附强度的影响 |
| 6.4 细颗粒的单纤维沉积实验与模拟分析 |
| 6.4.1 实验系统的构成 |
| 6.4.2 实验系统典型工作特性 |
| 6.4.3 实验结果 |
| 6.4.4 DEM 模拟 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
四、源像电荷之间相互作用能与作用力（论文参考文献）
- [1]高性能有机太阳能电池的制备及机理研究[D]. 周蕾. 电子科技大学, 2021(01)
- [2]石墨烯/Al-Si基复合材料界面性质与力学行为的原子尺度研究[D]. 李祺炜. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [3]电解液多尺度混合模型的快速算法和计算机模拟[D]. 付静. 上海交通大学, 2020(01)
- [4]铁磁过渡金属中的自旋Seebeck效应研究[D]. 杨栋超. 三峡大学, 2020(06)
- [5]基于碳纳米管修饰的光电探测器研究[D]. 周泓希. 电子科技大学, 2020(04)
- [6]基于固-固界面电子行为的石墨相氮化碳基催化剂理性设计[D]. 俞翔. 厦门大学, 2019(07)
- [7]基于液氩探测器的暗物质直接探测实验读出电子学研究[D]. 祝星. 中国科学技术大学, 2019
- [8]带电软物质系统的介电效应：快速算法和计算机模拟[D]. 干则成. 上海交通大学, 2016(01)
- [9]发展和应用分块的量子化学方法进行生物大分子性质计算和动力学模拟[D]. 刘金峰. 华东师范大学, 2016(08)
- [10]范德华力和静电力下的细颗粒离散动力学研究[D]. 柳冠青. 清华大学, 2011(11)