原子与分子物理学报
原子與分子物理學報
원자여분자물이학보
CHINESE JOURNAL OF ATOMIC AND MOLECULAR PHYSICS
2015年
2期
232-240
,共9页
侯兆阳%刘让苏%田泽安%王晋国
侯兆暘%劉讓囌%田澤安%王晉國
후조양%류양소%전택안%왕진국
原子团簇%结构表征方法%分子动力学%凝固结构
原子糰簇%結構錶徵方法%分子動力學%凝固結構
원자단족%결구표정방법%분자동역학%응고결구
Atomic cluster%Microstructure characterization method%Molecular dynamic simulation%Solidification
采用分子动力学方法对液态金属钠的凝固过程进行了模拟计算,运用团簇结构表征新方法――团簇类型指数法( CTIM)对凝固过程中的团簇结构进行了识别。为了阐明CTIM在识别团簇结构上的准确性和效率,将其与广为采用的Voronoi 多面体方法( VPM)进行比较。结果表明:当采用CTIM 和VPM分别对液态金属钠凝固结构中的原子团簇结构进行表征时,它们所得到的微观结构特征是一致的。非晶态结构中,原子团簇类型的分布呈现明显的区段特征,每一区段都存在一种主要团簇类型,它们分别是二十面体或其缺陷结构。晶体结构中,体系形成以BCC团簇为主体的晶态结构。同时发现, VPM不易区分不同团簇构型之间的细微差别,不同构型的原子团簇可能被归为同种结构类型;而CTIM根据近邻原子之间相对位置关系,直接准确描述原子团簇的构型。不但由CTIM分析获得的凝固体系结构特征与VPM的分析结果一致;而且CTIM抓住了体系微观结构特征的主要方面,简化了团簇结构的表征形式,这在大尺度模拟体系的结构分析中将具有较高效率。
採用分子動力學方法對液態金屬鈉的凝固過程進行瞭模擬計算,運用糰簇結構錶徵新方法――糰簇類型指數法( CTIM)對凝固過程中的糰簇結構進行瞭識彆。為瞭闡明CTIM在識彆糰簇結構上的準確性和效率,將其與廣為採用的Voronoi 多麵體方法( VPM)進行比較。結果錶明:噹採用CTIM 和VPM分彆對液態金屬鈉凝固結構中的原子糰簇結構進行錶徵時,它們所得到的微觀結構特徵是一緻的。非晶態結構中,原子糰簇類型的分佈呈現明顯的區段特徵,每一區段都存在一種主要糰簇類型,它們分彆是二十麵體或其缺陷結構。晶體結構中,體繫形成以BCC糰簇為主體的晶態結構。同時髮現, VPM不易區分不同糰簇構型之間的細微差彆,不同構型的原子糰簇可能被歸為同種結構類型;而CTIM根據近鄰原子之間相對位置關繫,直接準確描述原子糰簇的構型。不但由CTIM分析穫得的凝固體繫結構特徵與VPM的分析結果一緻;而且CTIM抓住瞭體繫微觀結構特徵的主要方麵,簡化瞭糰簇結構的錶徵形式,這在大呎度模擬體繫的結構分析中將具有較高效率。
채용분자동역학방법대액태금속납적응고과정진행료모의계산,운용단족결구표정신방법――단족류형지수법( CTIM)대응고과정중적단족결구진행료식별。위료천명CTIM재식별단족결구상적준학성화효솔,장기여엄위채용적Voronoi 다면체방법( VPM)진행비교。결과표명:당채용CTIM 화VPM분별대액태금속납응고결구중적원자단족결구진행표정시,타문소득도적미관결구특정시일치적。비정태결구중,원자단족류형적분포정현명현적구단특정,매일구단도존재일충주요단족류형,타문분별시이십면체혹기결함결구。정체결구중,체계형성이BCC단족위주체적정태결구。동시발현, VPM불역구분불동단족구형지간적세미차별,불동구형적원자단족가능피귀위동충결구류형;이CTIM근거근린원자지간상대위치관계,직접준학묘술원자단족적구형。불단유CTIM분석획득적응고체계결구특정여VPM적분석결과일치;이차CTIM조주료체계미관결구특정적주요방면,간화료단족결구적표정형식,저재대척도모의체계적결구분석중장구유교고효솔。
A molecular dynamics simulation has been performed on the solidification process of liquid Na , and the atomic clusters in the solidification process have been identified by means of a new characterization method --cluster-type index method ( CTIM) proposed by us .In order to evaluate the reliability and efficiency of CTIM , it is compared with the widely used Voronoi polyhedron method (VPM).Our results show that when the atomic clusters in the solidification structures of liquid Na are characterized by the VPM and CTIM , respectively , their structural features are identical .The distributions of atomic clusters in the amorphous structure characterized by the two different methods both display several broad peaks , and each peak corresponds to one favorable cluster type .The favorable cluster types both are icosahedron and its defective cases .The dominated cluster type in the crystal structure characterized by the two different methods both is bcc crystal unit .It is also found that the VPM is difficult to distinguish the small differences between cluster configurations according to the shapes of Voronoi polyhedra , and different cluster configurations may be classified into the same type .The CTIM directly describes cluster configurations according to the position relations of neighbor atoms .CTIM simplifies the representation format of atomic clusters by means of outstanding the principal ones .This will be efficient in the structural analy-sis of larger-scale simulation systems .