- 1、本文档共25页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
微观尺度材料设计的理论基础[精选]
微观尺度材料设计的理论基础Theory of Material Computation and Simulation in Atomic Scale Qing-Yu Zhang State Key Laboratory for Materials Modification by Laser, Ion and Electron Beams 微观尺度材料设计?? 物理思想 材料是由原子组成,因此材料的性质取决于组成材料的原子及其电子的运动状态。 从能量的角度上看,处于平衡状态下的材料的原子及其电子的运动应处于整个系统的能量稳态或亚稳态。 描述原子及其电子运动的物理基础是量子力学。求解多粒子体系量子力学方程必须针对所研究的具体内容而进行必要的简化和近似。 微观尺度材料设计?? 理论基础 微观粒子的运动行为??薛定谔方程 对于处于能量为Ek的本征态上的束缚粒子 微观尺度材料设计?? 理论基础 微观粒子的运动行为??薛定谔方程 定义Hamilton算符H 则 微观尺度材料设计?? 理论基础 多粒子体系的薛定谔方程 微观尺度材料设计?? 理论基础 多粒子体系的简化方案 把在原子结合中起作用的价电子和内层电子分离,内层电子与原子核一起运动,构成离子实。离子实的质量和电荷量做相应调整。 由于电子的响应速度极快,因此可以将离子的运动与电子的运动分离? ? Born-Oppenheimer绝热近似。 对于有电子运动与离子实运动相互耦合和离子实电子向价电子转移的情况,绝热近似不成立。 微观尺度材料设计?? 理论基础 离子实(原子)体系 离子实(原子)体系决定着材料中声波的传播、热膨胀、晶格比热、晶格热导率、结构缺陷等性能。 离子实(原子)体系的Hamilton算符 微观尺度材料设计?? 理论基础 晶格动力学 周期排列的离子实(原子)体系的行为可以通过晶格动力学理论处理,通过晶格振动中能量量子?声子描述晶体的物理特性。 模拟离子实(原子)体系行为的主要方法是分子动力学,其基本物理思想是求解一定物理条件下的多原子体系的Newton运动方程,给出原子运动随时间的演化,通过统计力学方法给出材料的相关性能。 微观尺度材料设计?? 理论基础 电子体系 电子体系的薛定谔方程决定着材料的电导率、金属的热导率、超导电性、能带结构、磁学性能等等。 电子体系的Hamilton算符: 微观尺度材料设计?? 理论基础 单电子近似 近自由电子近似 紧束缚近似 微观尺度材料设计?? 理论基础 Hartree自洽场近似 Hartree自洽场近似通过引入电子间的作用势简化方程,即假设每一个电子运动于其它电子所构成的电荷分布所决定的势场中。 微观尺度材料设计?? 理论基础 Hartree自洽场近似 假设系统的波函数可以表示成单电子波函数的乘积,则系统的薛定谔方程可以分解为N个电子薛定谔方程 微观尺度材料设计?? 理论基础 Hartree自洽场近似 如果从一组假设的波函数出发,方程组可以通过自洽的方法求解,电子系统的总能量为 微观尺度材料设计?? 理论基础 Hartree-Fock方程 如果考虑电子是Fermi子,其电子波函数是反对称的,即体系的总波函数相对于互换一对电子应是反对称的,则系统的总能量需要考虑平行自旋电子交换能的影响?? Pauli不相容原理 Hartree自洽场理论没有考虑反平行自旋电子的强库仑力?? 相关能的影响。 微观尺度材料设计?? 理论基础 密度泛函理论 20世纪60年代,Hohenberg, Kohn和Sham(沈吕九)提出了密度泛函理论(DFT)。DFT理论建立了将多电子问题化为单电子方程的理论基础,同时给出了单电子有效势计算的理论根据。DFT理论是多粒子体系基态研究中的重要方法。 微观尺度材料设计?? 理论基础 密度泛函理论 处于外场V(r)中的相互作用的多电子系统,电子密度分布函数?(r)是决定该系统基态物理性质的基本规律。 系统的能量是电子密度分布函数的泛函数。当电子密度分布处于系统的基态时,系统的能量泛函达到极小值,且等于基态的能量。 微观尺度材料设计?? 理论基础 密度泛函理论 其中:第一项是电子在外场中的势能,第二项为系统的动能,第三项是电子间库仑作用能,第四项为交换-关联能。 微观尺度材料设计?? 理论基础 密度泛函理论 系统的电子密度分布是组成系统的单电子波函数的平方和。即: 则K-S方程为 微观尺度材料设计?? 理论基础 密度泛函理论 求解K-S方程的关键是选取交换-关联能量Exc[?]的形式。 微观尺度材料设计?? 理论基础 局域密度近似-L
您可能关注的文档
- 征地课程2011.10.25课件.ppt
- 律师阅卷参考资料.doc
- 徐冠巨心态成就财富[精选].doc
- 律师实务考试题参考资料.doc
- 征兵课件.ppt
- 征兵[精选].ppt
- 徐变次内力计算[精选].ppt
- 徐塘电厂脱硫改造吸收塔作业指导书(修改版)[精选].doc
- 徐国庆.职业教育项目课程开发与实施[精选].ppt
- 徐州公交大全[精选].doc
- 区委书记、市国资委党委领导班子2025年组织生活会对照“四个带头”含反面典型案例举一反三剖析方面检查材料【两篇文】.docx
- 局党组书记、市国资委党委领导班子2025年组织生活会对照“四个带头”含反面典型案例举一反三剖析方面个人检查材料2篇文.docx
- 市交通运输局局长2025年专题生活会对照“四个带头”含落实意识形态工作责任制方面个人对照检查发言提纲与检察院领导班子“四个带头”检查材料【2篇文】.docx
- 市投资促进局党支部书记2025年组织生活会对照“四个带头”个人对照检查发言材料与党组书记“四个带头”个人对照检查材料(内蒙古地区四个对照,反面典型案例检视剖析)【2篇文】.docx
- 市教育局党委副书记、市国资委党委领导班子2025年“四个带头”个人对照检查发言材料(上年度整改+个人事项+典型事例剖析)2篇文.docx
- 2025年专题生活会“四个带头”方面对照检视材料(问题+原因+措施+意识形态)与纪检委员专题生活会“四个带头”方面个人对照检查材料【2篇文】.docx
- 检察院领导班子2025年专题生活会对照“四个带头”检查材料与县司法局专题生活会党组书记个人对照“四个带头”对照检查材料(含反面典型案例全面剖析)2篇文.docx
- 市机关事务局党支部书记、局党组书记2025年组织生活会对照“四个带头”含反面典型案例举一反三剖析方面个人发言材料、检查材料【2篇文】.docx
- 2025年领导干部专题生活会“四个带头”对照检查材料与市审计局领导班子专题生活会“四个带头”含反面典型案例剖析对照检查材料2篇文.docx
- 2025年县司法局专题民主生活会班子围绕“4个带头”对照检查材料与反面典型案例回顾与剖析对照检查发言材料2篇文.docx
最近下载
- 初中物理:速度-课件.ppt
- 【汽修帮手资料库】2022年雪佛兰迈锐宝XL维修手册——发动机故障码诊断流程DTC P2122、P2123、P2127、P2128或P2138.pdf
- 10多目标规划2学习课件.pptx VIP
- 2025年营销活动合同.docx VIP
- 企业文化管理(第五版)王成荣-全套课件.pptx
- Panasonic松下 焊接电源YD-350FR2HGE、YD-500FR2HGE使用说明书.pdf
- 二年级上册数学课件-奥数:解应用题 全国通用 10张PPT.pptx VIP
- 内科疾病护理常规.pdf VIP
- 黑布林阅读初二7《小妇人》中文版.pdf
- 部编版小学语文六年级语文下册第一单元教材分析解读.pptx
文档评论(0)