Forcite分子动力学模块计算温度对带隙和光谱的影响

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Forcite分子动力学模块计算温度对带隙和光谱的影响-文档资料

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依次使这四个结构文件为当前文件，同时在右下角的Properties 中选 Lattice 3D，显示相应结构的体积和空间群。这些信息列于结构图的左右两侧。可以看出2、 4的体积一样。依次选中一个结构图，用Find Symmetry找其对称性，信息列于结构图的上下两侧。
比较四个图的信息可知，1、3未变，2、4的体积一样，空间群也一样。即结构优化后， -SiO2 变为-SiO2。这样我们就在不同的温度下计算-SiO2的性质。
同样对-SiO2进行结构优化，Project中出现两个新文件夹。
由File/Save Project保存文件；再由 Window/Close all关闭窗口文件。
双击四个结构文件
2 由Window/Tile Vertically排列四个结构图。1、3分别是实验确定的-SiO2 和-SiO2；2、4 分别是结构优化的-SiO2 和SiO2。
单击More按钮，在打开的对话框中勾选Optimize cell，设置迭代次数为500。
打开Energy选项卡，设置力场 Forcefield为COMPASS27，计算精度 Quality为Ultra-fine。
打开Job Control选项卡，选用本地机 My Computer进行计算，设置并行数＝ 2，单击Run进行结构优化。
结构优化后， -SiO2转变为 -SiO2，体积一样。
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5. 计算不同温度下-SiO2晶胞的体积
关闭其它文件，仅保留结构图4，即结构优化后的SiO2的结构。
按右图所示的步骤， Edit/Select All/Copy，选择结构优化的-SiO2的结构。

materials_studio_forcite_阻尼参数默认值_概述说明

materials studio forcite 阻尼参数默认值概述说明1. 引言1.1 概述在材料科学和工程领域，Forcite模块是Materials Studio软件中一个重要的分子动力学(Molecular Dynamics, MD)模拟工具。

它被广泛用于研究材料的力学性质、结构演变和反应动力学等方面。

作为MD模拟中的一个关键参数，阻尼参数对Forcite模块的计算精度和效率起着至关重要的作用。

1.2 文章结构本文将围绕Forcite模块中阻尼参数的默认值展开详细说明。

首先，我们将介绍Materials Studio软件以及Forcite模块的基本概念和功能。

接下来，我们将重点探讨阻尼参数在Forcite模拟中的意义以及影响因素，并分析不同因素对阻尼参数默认值的影响。

最后，我们将总结主要观点和发现，并提出一些建议与展望。

1.3 目的通过对Forcite模块中阻尼参数默认值进行概述说明，本文旨在帮助读者更好地理解和应用Materials Studio软件中的Forcite模块，并提供对阻尼参数设置的参考指导。

同时，通过分析影响阻尼参数默认值的因素，我们也希望为进一步优化MD模拟的精度和效率提供一定的参考。

2. 正文材料工作室(Materials Studio)是由Accelrys公司开发的一款专业材料建模和仿真软件。

该软件提供了多种模块，其中包括Forcite模块，用于分子动力学模拟和分子设计等领域的研究。

在Forcite模块中，阻尼参数扮演着重要的角色。

阻尼参数决定了分子在仿真中受到的阻尼力大小，进而影响其运动轨迹和物理行为。

默认情况下，Materials Studio的Forcite模块使用一组预设的阻尼参数值来进行仿真。

阻尼参数默认值涉及到许多因素，包括所研究系统的特性、仿真过程中所需的计算资源以及研究者对结果精确性和计算效率之间的权衡考虑等等。

使用默认值能够简化仿真设置过程，并且适用于一般情况下的研究。

ADF教程：温度与量子化学、分子动力学的关系

ADF教程：温度与量子化学、分子动力学的关系温度的本质，是分子、原子的内部振动的动能，以及整体的平移运动的动能。

温度越高，振动越剧烈，平移运动的速度也越快。

当然有平移的运动，就有分子间的撞击，这种撞击，既改变两个分子的平移运动的速度，也改变两个分子内部振动。

正是通过这种方式，实现气体和液体分子的热传导，达到热平衡，也就是在统计上，每个分子的内部振动的动能，以及整体的平移运动的动能大致差不多——更详细的，则是动能的大小几率，按照玻尔兹曼函数分布。

真正理解温度，可能需要一定的物理基础，但笼统而言，清楚如下的事实即可：▪键能，是一个与温度无关的量，无论温度为多少，只要分子结构是一样的，键能就是一样的。

但温度越高，内部振动也越剧烈，可以认为如果剧烈到一定程度，振动的动能能够与键能相当的时候，就有可能引起断裂——但应该记住，键能只与瞬间的分子构型有关，和原子的运动速度没有关系，也就是和温度没有关系。

▪能垒，也是一个与温度无关的量，一个化学反应，不管温度为多少，只要走的是同一个反应通道，能垒都是一样的。

当然，不同的温度，也就有了不同的动能，这些动能，能够帮助分子越过能垒，因此使得反应更容易——但这绝不是指温度升高导致能垒降低！▪激发态、激发能，原理上也与温度无关。

也只与瞬间的分子结构有关。

但不同温度下，分子的平衡结构有一定的变化，甚至会停留在不同的亚稳态结构，这就导致出现了温度影响了激发态的假象。

▪分子的振动，计算振动的原理也非常简单，也就是在平衡位置（能量最低点）对结构进行微小改变，这样得到能量与结构的变化趋势，也就是得到能量与键长键角的关系（一阶梯度、二阶梯度，其中二阶梯度就是力），当然也可以用解析的方式，通过公式推导得到能量的梯度，梯度得到之后，就得到振动谱。

需要注意的是，这个计算过程，和温度没有任何关系。

而温度的本质，无非就是温度越高，振幅越大，振动能量越大而已，反过来说，振动越剧烈，导致所谓的温度越高。

分子模拟在化学中的应用

由于分子模拟技术对催化剂尤其是分子筛催化剂研究开发工作卓有成效的帮助，它已经成为催化剂设计的重要工具。
(1) 以现有的分子筛数据库所提供的已知的分子筛结构及其有关参数，考察现有分子筛是否符合所要解决的具体问题的要求，提高搜索可能的分子筛结构的速度，减少该过程的费用。

Waghmode 等在择形亲电取代察了二甲苯的各种异构体在ZSM25、丝光沸石以及 MCM222 沸石中的反应，发现分子的尺寸和大小同催化剂的孔结构一样对择形亲电取代过程有着决定性作用，这从分子水平上为实验现象提供了理论解释。
图形文档

图形文档，Chart Viewer显示的靛蓝粉末衍射数据。
表格文档

表格文档，Grid Viewer显示的靛蓝的粉末索引数据。
Modules菜单 Modules菜单提供使用你安装了的Materials Studio模块的方法。注意：此菜单随着已经安装了的模块的不同而不同。
Reflex：提供 Reflex 和Relex Plus模块中的工具，可以查看、模拟、索引和精修粉末衍射的数据，求解晶体结构。 VAMP：提供 VAMP 模块中的工具，可以使用半经验量子力学算法模拟气体和溶液中的反应和性质。

二、分子模拟技术的应用
2.1 分子模拟技术在催化剂制作的应用 1. 研究催化剂吸附和扩散
模块菜单

Amorphous Cell：提供Amorphous Cell模块中的工具，可以建立复杂无定型系统中的代表性模型并预测它们的性质。
CASTEP：提供 CASTEP 模块中的工具，可以进行第一原理量子力学计算，研究如半导体、陶瓷、金属、矿物和浮石等晶体或表面的性质。 Dmol3:提供 Dmol3 模块中的工具，可以进行基于泛函密度理论的量子力学计算，分析分子和周期系统。 PDP：提供PDP 模块中的工具，可以进行大尺度长时间的介观动力学模拟。 Discover：提供Discover经典模拟模块中的工具，可以优化分子结构，计算电子经典轨道，分析很大范围内的结构和轨道的性质。

温度对费米能级位置的影响

温度对费米能级位置的影响费米能级是指物质内部的电子密度较高的能级，具有特殊的物理意义。

在化学、物理和材料科学等领域中，费米能级的位置通常被用来描述材料的电子结构和导电性能。

而温度是一个能够影响电子结构和导电性能的重要因素，因此研究温度对费米能级位置的影响具有重要的科学意义和应用价值。

1. 温度对晶体结构的影响晶体结构是费米能级位置的重要决定因素之一，因为电子的运动状态受到晶体周期性结构的限制。

当温度上升时，晶格常数会发生变化，共价键和离子键的长度也会随之改变，导致晶体结构的变化。

这些变化会改变费米能级周围的电子态密度，从而产生对费米能级位置的影响。

例如，当温度升高时，金属晶体会逐渐膨胀，晶格常数会增大，原子间距会变大。

这会导致价带底部和导带顶部的位置发生变化，从而改变费米能级与价带和导带的交点位置，进而影响材料的导电性能。

2. 温度对电子热运动的影响在温度升高时，材料内的电子会逐渐吸收热能，电子热运动的速度会加快，从而改变费米能级周围的电子态密度。

在金属中，费米能级的位置是耦合了费米速度和电子热运动速度的电子态密度级别的中心位置，当材料受到热作用时，费米速度和电子热运动的速度都会发生变化，从而会导致费米能级位置的变化。

对于绝缘体和半导体材料，费米能级位置通常是由禁带的位置和宽度范围来决定的。

当温度升高时，电子通过热激发的方式，进入禁带中的激发态，这会导致费米能级位置的变化。

3. 温度对材料的杂质浓度的影响杂质是材料电子性质的重要来源之一。

当温度升高时，杂质的浓度会发生变化，这会导致杂质态的动力学和热力学性质的变化，从而影响费米能级位置。

例如，当杂质在半导体中形成浅陷阱时，在低温下，占据陷阱位置的电子数很少，费米能级的位置受到杂质态的影响很小；而当温度升高时，杂质陷阱的电离度会增加，陷阱态的数目会变得更加丰富，费米能级则会受到更严重的影响。

总之，温度在材料的电子结构和导电性能中起着非常重要的作用。

光致发光的温度效应

光致发光的温度效应光致发光是指某些物质在受到光激发后能够发出可见光的现象。

这种现象在实际应用中有着广泛的用途，例如发光二极管、荧光材料等。

而光致发光的温度效应则是指光致发光材料的发光强度和发光颜色会随着温度的变化而发生改变。

温度对光致发光的影响是由于温度改变引起了光致发光材料内部的电子结构的变化。

当温度升高时，光致发光材料的晶格振动加剧，原子或分子之间的距离会发生变化，电子能级的位置也会发生改变。

这些变化会影响到光致发光材料的能带结构和电子能级分布，进而影响到发光强度和发光颜色。

具体来说，温度升高会导致发光材料的能带结构发生改变。

在常温下，光致发光材料的能带结构中存在着价带和传导带。

当光致发光材料受到光激发后，电子会从价带跃迁到传导带，释放出光子从而产生发光。

而随着温度的升高，能带之间的能隙会发生变化，这会影响到电子跃迁的能量和几率，从而影响到发光强度和发光颜色。

温度的变化还会影响到光致发光材料中的杂质浓度。

在光致发光材料中，杂质的存在会影响到电子能级分布。

当温度升高时，杂质的浓度也会发生改变，进而影响到电子能级的位置。

这些变化会导致发光材料的发光强度和发光颜色发生变化。

光致发光材料的热导率也会对温度效应产生影响。

热导率是指材料导热的能力，其大小与材料内部的分子振动和传导有关。

当温度升高时，光致发光材料的热导率也会发生变化，这会影响到材料内部的热分布和温度均匀性，进而影响到发光强度和发光颜色。

总结起来，光致发光的温度效应是由于温度改变引起了光致发光材料内部的电子结构、杂质浓度和热导率等方面的变化。

这些变化会影响到发光强度和发光颜色。

因此，在实际应用中，需要考虑到温度对光致发光的影响，并采取相应的措施来调节和稳定发光效果。

为了进一步研究光致发光的温度效应，科学家们通过实验和理论模拟等方法进行了深入的研究。

他们发现，不同的光致发光材料对温度的响应是不同的，有些材料的发光强度会随温度的升高而增加，而有些材料则会随温度的升高而减弱。

ms中forcite analysis模块的介绍

ms中forcite analysis模块的介绍Materials Studio是一款由Accelrys公司开发的计算材料科学研究软件套件，其中包含了多种模拟和表征各种材料性质的模块。

Forcite是其分子动力学(MD)模拟引擎，主要用于执行复杂的物理系统模拟。

Forcite模块主要基于分子动力学研究体系的扩散系数、径向分布函数、回转半径等性质。

在动力学模拟之前，需要选择两个重要的参数，分别是力场和系综。

使用Forcite模块模拟MoS2对水的吸附过程，需要经过以下步骤：1. 建立模型：在Materials Studio的Visualizer或者Discover等其他建模工具中创建一个MoS2单层或几层的模型。

如果已有现成的模型，可直接导入。

2. 参数设置：将模型导出到Forcite中，然后进行适当的参数设置。

这包括选择合适的力场、温度控制方法、时间步长等。

对于MoS2和水这样的复杂体系，可能需要通过实验设计或量子化学方法获取更精确的参数。

3. 初始化：在设置了基本的参数之后，使用程序内置的工具来初始化解的动力学系统。

这通常涉及到为原子分配初始速度以开始模拟。

4. 运行模拟：启动模拟并观察结果。

可以选择平衡态模拟或者是从某个特定状态开始的非平衡态模拟。

可以通过监视系统的能量、体积、键角等各种性质随时间的演化过程来进行判断。

5. 数据分析：当模拟完成后，可以在Forcite中进行详细的数据分析。

例如查看每个时间点的能量变化，生成轨迹图以及一些统计数据如接触面积、相互作用能等来判断是否成功地模拟了MoS2对水的吸附现象。

也可以用这些数据与其他文献中的数据进行比较，看看模型的准确性如何。

6. 重复与优化：如果发现有任何问题或者不准确的地方，可以调整模型的参数重新进行模拟直到达到满意的结果为止。

7. 输出报告：最后根据得到的数据撰写一份关于这个模拟过程的详细的报告。

可以使用Materials Studio的可视化功能创建图表和其他可视化内容以便更好地解释和分析结果。

ms的forcite 模块计算的电荷

主题：ms的forcite 模块计算的电荷正文：I. 简介在化学和生物领域，了解分子的电荷状态对于理解其性质和反应机制至关重要。

而质谱技术作为一种常用的分析方法，可以用来确定分子的电荷状态。

其中，ms的forcite 模块是一种常用的工具，可以用来计算分子的电荷状态。

II. forcite 模块的原理forcite 模块是一种基于质谱技术的计算工具，它可以通过质谱数据来推断分子的电荷状态。

其原理是基于分子在质谱中的质荷比，通过对质谱峰的分析来确定分子的电荷状态。

这种方法可以快速、准确地计算分子的电荷，为化学和生物领域的研究提供了重要的数据支持。

III. 计算电荷的过程forcite 模块计算分子的电荷主要分为以下几个步骤：1. 导入质谱数据：用户需要将质谱数据导入到forcite 模块中，这些数据包括质谱峰的质量和强度。

2. 质荷比分析：forcite 模块会对导入的质谱数据进行质荷比分析，通过比较不同质谱峰的质量和强度，来推断分子的电荷状态。

3. 电荷计算：根据质谱数据分析的结果，forcite 模块可以快速计算出分子的电荷状态，并将结果输出供用户参考。

IV. 应用领域forcite 模块计算的电荷数据在许多领域有着重要的应用，例如：1. 药物研发：在药物设计和研发过程中，了解分子的电荷状态可以帮助科学家理解其在生物体内的分布和代谢，为药物的设计和合理用药提供重要依据。

2. 生物化学研究：在生物化学研究中，分子的电荷状态对于其在生物体内的功能和相互作用至关重要，forcite 模块提供了一种快速、准确的计算方法，为生物化学研究提供了重要的数据支持。

V. 总结通过forcite 模块的应用，可以快速、准确地计算分子的电荷状态，为化学和生物领域的研究提供了重要的数据支持。

这种方法在药物研发、生物化学研究等领域有着重要的应用前景，对于推动相关领域的研究和发展具有重要意义。

希望随着技术的不断进步，forcite 模块能够在更广泛的领域发挥作用，为科学研究提供更多有力的工具和支持。

温度对拉曼光谱的影响

温度对拉曼光谱的影响主要体现在以下几个方面：
1.拉曼位移的温度依赖性：拉曼位移与键能有关，键能增大，拉曼位移变小。

同时，
拉曼位移的移动也反映了分子结构的变化。

2.半高宽的温度依赖性：半高宽对应声子的衰减因子，即声子寿命的倒数。

声子的非
简谐效应存在，随着温度的升高，声子间的相互作用增强，使得声子散射增强、声子寿命衰减以及声学声子密度增加。

因此，温度升高会导致拉曼光谱的半高宽增加。

3.拉曼强度的温度依赖性：在温度升高时，一些拉曼特征峰的强度会减小，半高宽增
加。

例如，在碳纤维二级拉曼区，随着温度的升高，D、G和G'峰形不断变尖锐即峰的半峰宽逐渐减小。

其中G和G'强度明显增强并且峰位置红移，而D峰强度相对于G峰呈下降趋势。

4.温度对拉曼光谱形状的影响：温度升高会导致拉曼光谱的形状发生变化。

例如，当
温度为203K时出现了v2的三倍频3465cm3，并随温度下降而增强。

这些现象表明β-胡罗卜素随温度降低有效共轭长度增加，使拉曼活性提高。

综上所述，温度对拉曼光谱的影响主要体现在拉曼位移、半高宽、拉曼强度和光谱形状等方面。

在实际应用中，需要综合考虑实验条件和具体需求，选择合适的温度进行测量和分析。

分子动力学,二维温度定义-概述说明以及解释

分子动力学,二维温度定义-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：在自然界中，我们常常会遇到各种不同维度的物质系统。

其中，二维系统作为一种特殊的系统，具有许多独特的性质和行为。

分子动力学是一种可以用来研究物质系统中分子运动规律的理论和计算方法，被广泛应用于研究各种物质系统的动力学过程。

本文将首先介绍分子动力学的基本概念，包括分子的结构、相互作用力和运动规律。

然后探讨二维系统的特点，例如其在几何结构、热力学性质和相变行为方面的特殊性。

最后，我们将重点讨论二维系统中的温度定义问题，以及温度如何影响二维系统的行为和性质。

通过本文的分析和讨论，我们希望读者能够更深入地了解分子动力学在二维系统中的应用，以及温度在调控二维系统行为中的重要性。

1.2 文章结构本文将分为三个主要部分来探讨分子动力学在二维系统中的应用以及二维温度的定义。

在引言部分，我们将简要概述研究的背景和意义，介绍文章的结构和目的。

接着在正文部分，我们将首先介绍分子动力学的基本概念，然后探讨二维系统的特点，最后详细阐述二维温度的定义及其在二维系统中的重要性。

最后在结论部分，我们将总结分子动力学在二维系统中的应用，探讨温度对二维系统的影响，并展望未来可能的研究方向。

通过这样的结构安排，我们希望能够全面而系统地呈现关于分子动力学和二维温度的相关内容，为读者深入理解这一领域提供参考。

1.3 目的本文的主要目的是探讨分子动力学在二维系统中的应用以及二维温度的定义。

通过对分子动力学的基本概念和二维系统的特点进行介绍，我们将深入探讨二维系统中温度的定义及其影响。

我们希望通过这篇文章能够帮助读者更好地理解分子动力学在二维系统中的应用，并对二维系统的温度概念有一个清晰的认识。

同时，通过展望未来研究方向，我们也希望激发更多的科研人员对二维系统和分子动力学的研究兴趣，为这一领域的发展贡献力量。

2.正文2.1 分子动力学的基本概念分子动力学是一种研究物质微观结构与微观运动规律的方法，通过模拟粒子之间的相互作用力和运动，来理解材料的宏观性质。

第一原理分子动力学居里温度

第一原理分子动力学居里温度
第一原理分子动力学及其在计算居里温度中的应用
第一原理分子动力学是一种基于量子力学原理的计算方法，旨在预测
材料的热力学性质和动力学行为。

其中一个重要的应用就是计算材料
的居里温度。

1. 居里温度的定义
居里温度是指表征材料热膨胀和热导率等热学性质的一个温度参数。

它通常用于描述材料的稳定性和可靠性，并且在材料领域中具有重要
的应用价值。

2. 第一原理分子动力学
第一原理分子动力学是一种基于第一个原理（即薛定谔方程）和分子
动力学模拟的计算方法。

它可以对材料的内部结构和热力学性质进行
计算和预测，从而为材料科学研究提供更为准确的数据。

3. 第一原理分子动力学在计算居里温度中的应用
第一原理分子动力学可以通过计算材料的热振动谱来预测其居里温度。

具体来说，它可以用材料内部的原子晶格振动作为输入参数，通过计
算材料的热膨胀系数和热导率，来确定其居里温度。

4. 第一原理分子动力学的优势和局限
第一原理分子动力学方法的优势在于它可以提供更为准确的材料性能
预测。

尤其是对于材料的局部结构和表面性质等，它可以提供更详尽
的分子层面的描述。

但是，由于计算复杂度较高，该方法的时间和空间尺度限制也比较大。

综上所述，第一原理分子动力学是一种出色的计算方法，在材料科学研究的众多领域中发挥着重要的作用。

尤其是在预测材料的居里温度等热学性质方面，它可以帮助人们更深入地理解材料的物性，从而探索更多的应用价值。

动力学过程激活能与温度的关系

动力学过程激活能与温度的关系动力学过程是描述物质在不同环境条件下受力运动规律的一种物理学描述方法。

在动力学过程中，激活能是一个重要的概念，它代表了分子在发生化学反应或其他过程中必须克服的能量障碍。

而温度则是描述了分子间能量运动的粒子热运动的程度。

激活能与温度之间存在着密切关系，激活能的大小将受到温度的影响，这种关系在许多自然界中的现象中都得到了证实。

首先我们来看一下激活能的概念。

激活能是一个分子在进行化学反应或其他过程中必须克服的能量障碍。

在化学反应过程中，反应物先要变成活化状态，这就需要克服一个能垒。

只有当反应物克服了这个能垒，才能转化为产物。

激活能的大小取决于反应物之间的相互作用和其分子结构。

一个高激活能需要较大的能量才能克服，而低激活能只需要少量能量就能促使反应发生。

因此，激活能可以看做是化学反应发生速率的一个限制因素，速率常数即为指数函数各项中的一个表现。

而温度是描述了物体内分子之间热运动的程度。

当物体的温度升高时，分子的热运动会加剧，分子间的碰撞频率和能量也会增加。

在较高温度下，分子的热能更充足，更容易克服激活能，这就导致了较低温度下发生缓慢的化学反应在较高温度下变得更快。

因此，温度的升高会加速激活物质发生化学反应的速率。

激活能与温度之间的关系可以用阿累尼乌斯方程来表示。

阿累尼乌斯方程是一个描述温度对化学反应速率的影响的经验公式，它的形式如下：k = A * exp(-Ea / RT)其中，k是反应速率常数，A是一个常数，Ea是激活能，R是气体常量，T是反应发生的温度。

由方程可知，在较高的温度下，反应速率常数k会随温度的增加而增加，这是因为分子在较高温度下能够更容易地克服激活能，从而发生化学反应。

从阿累尼乌斯方程可以看到，激活能Ea位于温度T的分母位置，也就是说随着温度的升高，分母的数值会减小，从而导致整个指数函数的数值增大，进而使速率常数k增大。

这表明在较高温度下，分子能够更容易地克服激活能，从而发生化学反应的速率增加。

有机反应速率与温度之间的关系分析

有机反应速率与温度之间的关系分析有机反应速率是有机化学中一个重要的概念，它描述了化学反应进行的快慢程度。

而温度是影响有机反应速率的一个重要因素。

在本文中，我们将从分子层面和动力学角度来分析有机反应速率与温度之间的关系。

从分子层面来看，温度的变化会导致分子的动力学性质发生变化。

根据分子动力学理论，分子的速度与温度有直接的关系，温度升高会使分子的平均动能增加，分子的运动也会更加剧烈。

这样一来，有机反应发生的机会也就增加了。

当温度升高时，分子之间的碰撞频率和能量都会增加，从而增加了反应中的活化能降低的可能性。

除了分子的动能增加外，温度的变化还会影响到分子之间的相互作用。

在许多有机反应中，化学键的断裂和形成是速率决定步骤。

高温下，分子之间的相互作用会减弱，使得键的断裂变得更容易，从而有机反应的速率也会相应提高。

另一方面，温度的升高还会导致反应物分子的浓度下降。

根据碰撞理论，反应速率与反应物分子的浓度有关。

当温度升高时，反应物分子的动力学分布会发生变化，更多的反应物分子具有足够的能量以克服活化能，从而发生反应。

因此，在同样的反应物初始浓度下，高温下有机反应的速率普遍较快。

然而，温度对于有机反应速率的影响并非简单的正相关关系。

随着温度的升高，有机反应速率会逐渐达到一个极限值，并不会无限增加。

这与有机反应机理和活化能的大小有关。

在温度较低时，反应物分子间的碰撞频率不高，因此反应速率较慢。

当温度升高时，碰撞频率增加，反应速率随之增快。

然而，当温度继续升高时，活化能的大小成为决定速率的关键因素。

活化能指的是反应需要克服的能垒，温度升高可以使分子具有更高的能量，但是否能够克服活化能取决于活化能的大小。

当温度达到一定程度时，活化能的大小不再是限制因素，有机反应速率达到极限值。

总结起来，有机反应速率与温度之间存在着复杂的关系。

温度的变化会影响分子的动力学性质、相互作用以及反应物的浓度，从而对有机反应速率产生影响。

不过，温度对有机反应速率的影响并非线性增加，而是在一定范围内增加。

分子运动与温度的关联分析

分子运动与温度的关联分析在热物理学中，分子运动与温度之间存在着密切的关联。

温度是一种物体分子运动的表现形式，它反映了物体分子间的平均热运动能量。

本文将通过分子运动的特征、分子间的碰撞与能量转移以及分子速度分布的变化等方面，深入探讨分子运动与温度的关系。

首先，分子运动的特征与温度息息相关。

分子在空间中以无规则、混乱的方式运动，它们具有三种基本的运动方式：平动、转动和振动。

其中平动是最常见的一种，即分子在空间中做直线运动。

当温度升高时，分子的平均动能增加，平动速度也增大。

这是因为温度增加会使分子间的相互作用更加剧烈，从而增加了分子的能量和速度。

其次，分子间的碰撞与能量转移是温度和分子运动之间的桥梁。

分子在运动中会不断与周围的分子发生碰撞，其中一部分动能会由快速运动的分子转移到静止或速度较慢的分子上，从而实现能量的均衡分配。

当温度升高时，分子的平均动能增加，碰撞的频率和强度也会增加。

这导致了更多的能量被转移到周围分子中，使整个系统的能量分布更加均匀。

此外，分子速度分布的变化也与温度密切相关。

麦克斯韦-玻尔兹曼分布定律描述了分子速度的分布规律。

根据该定律，分子速度的分布呈现高斯分布曲线，也被称为“麦克斯韦分布”。

当温度升高时，麦克斯韦分布的峰值向右移动，说明了分子速度的增大。

同时，高温下的麦克斯韦分布曲线也更加扁平，表明存在更多高速分子。

可以说，温度的升高直接影响了分子速度的分布，进而影响了分子的运动状态。

总结来说，分子运动与温度之间存在着密切的关联。

温度的升高会导致分子平均动能的增加，分子速度的增大以及碰撞频率和强度的增加，进而改变了分子运动的特征和分子速度分布的形态。

分子间的碰撞与能量转移是分子运动和温度之间相互作用的重要体现。

这种关联关系不仅仅在自然界中有着普遍的存在，同时也为热学、动力学等领域的研究提供了理论基础和实验依据。

这一领域的研究不仅有助于我们更深入地理解物质的性质和行为，还为工程技术的发展提供了重要的指导和支持。

[计算机软件及应用]吉林大学MaterialsStudio60培训资料

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剪切速度要适当： • 太小，剪切应力小，计算得到的剪切粘度会产
生很大的统计误差； • 太大，则会出现非线性效应，如剪切稀化、粘
滞发热。 • 难以得到零剪切速率粘度
Forcite Plus
• NHL：增加了新的控温函数Nosé-Hoover-Langevin（NHL），在恒温器变量中引入摩擦项和噪音项，比Nosé方法有更快的收敛速度，更好的温度稳定性。
二次方项
Morse
∑ +
qiq j
εr pairs(i, j) ij
i< j
三次方项
二次方项拟合区三次方项拟合区
力场
• 分子可以用一系列带电点(原子)来描述，之间由弹簧连接(键)
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• 对于该单体系击的数此学处描述编，辑就是母我们版所副说的标力题场样式
• 力场被用来计算分子的相对势能(相对于同样分子的其它构型)
单击分子此力处学编、分辑子母动版力学标模题块的样式
更新及案例单击此处编辑母版副标题样式
分子力学方法
n 使用球和弹簧来描述原子之间所成的共价键
n 包括非键Van der Waals作用和静电相互作用
单击此处编辑母版标题样式 n 通过实验手段和/或QM计算来获取相关参数
n 通常与动力学、结构优化或者蒙特卡罗方法联
重要。单击此处编辑母版标题样式
虽然在水分扩散特性方面已经很多分子动力学的研究工作报道，但是水分-热
老化条件都没有单考虑击，而此且处水汽编肿胀辑现象母也没版有副动力标学的题研究样结式果。基于此，研究
人员利用分子动力学研究了在不同温度、湿度条件下环氧体系的水汽扩散及肿胀应变，并与实验结果相对比。

分子动力学方法研究富勒烯温度效应

分子动力学方法研究富勒烯温度效应下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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分子动力学von_mises_解释说明

分子动力学von mises 解释说明1. 引言1.1 概述本篇文章旨在探讨分子动力学中的von Mises解释说明，并着重介绍分子动力学在材料科学领域的应用以及与实验的对比与验证技术。

通过深入研究分子动力学的基本原理、动力学模拟方法和Von Mises解释说明，我们可以更好地理解和预测材料的力学性质、界面和缺陷行为，提高新材料设计与优化方法的效率。

1.2 文章结构本文分为五个主要部分：引言、分子动力学、分子动力学在材料科学中的应用、分子动力学与实验的对比与验证技术以及结论与展望。

每个部分将详细介绍相关领域的概念、原理、方法和未来发展趋势。

1.3 目的本文旨在给读者提供关于分子动力学和von Mises解释说明的全面了解。

通过介绍该领域在材料科学中广泛应用的具体案例，并对其与实验结果进行对比和验证，我们希望读者能够认识到分子动力学方法在材料科学中的巨大潜力，并了解未来机器学习方法在该领域的应用前景。

最终，我们希望本文能够为相关领域的研究者提供指导和启发，促进分子动力学在材料科学中的进一步发展。

2. 分子动力学：2.1 基本原理：分子动力学是一种计算方法，用于模拟原子和分子在时间和空间上的运动轨迹。

它基于牛顿力学定律和统计物理学的原理，通过求解粒子之间相互作用力的方程来描述系统的演化过程。

在分子动力学中，系统中的每个粒子（如原子）都被视为一个质点，并根据其质量、位置和速度来描述。

通过定义势能函数，可以计算出粒子之间的相互作用力。

然后使用数值积分方法，如Verlet算法或Leapfrog算法，来求解Newton第二定律的微分方程。

通过不断更新各个粒子的位置和速度，就可以模拟出系统随时间演化的情况。

2.2 动力学模拟方法：在分子动力学模拟中，需要确定体系中原子或分子之间相互作用所遵循的势能函数。

常见的势能函数包括Lennard-Jones势、Coulomb势、键角势等。

这些势能函数可以根据实际问题进行选择和调整。

二硝酰胺铵

第50卷第3期2023年北京化工大学学报(自然科学版)Journal of Beijing University of Chemical Technology (Natural Science)Vol.50,No.32023引用格式:胡一飞,胡冬冬,田世超,等.二硝酰胺铵/α⁃环糊精共晶研究[J].北京化工大学学报(自然科学版),2023,50(3):34-40.HU YiFei,HU DongDong,TIAN ShiChao,et al.Cocrystals of ammonium dinitramide /α⁃cyclodextrin[J].Journal of Bei⁃jing University of Chemical Technology (Natural Science),2023,50(3):34-40.二硝酰胺铵/α⁃环糊精共晶研究胡一飞1　胡冬冬1　田世超1　周智勇1　汪营磊2　任钟旗1*(1.北京化工大学化学工程学院,北京　100029;2.西安近代化学研究所,西安　710065)摘　要:共晶技术是针对第三代含能材料二硝酰胺铵(ADN)有效的防吸湿方法之一㊂采用模拟计算的手段系统研究了以α⁃环糊精(α⁃CD)为共晶客体的ADN 含能共晶的结构和性质,建立了含能共晶结构和吸湿性的理论研究模型㊂基于结合能和静电势分析,确定了ADN 与α⁃CD 形成共晶的最稳定化学计量比为2∶1;共晶体的晶体形貌为棱台状,重要晶面为(020)㊁(021)㊁(02-1)㊁(111)㊁(-11-1)㊁(110)㊁(-110),与饱和吸湿率15.35%的ADN 晶体相比,其在20℃㊁40%相对湿度下的总饱和吸湿率下降至0.74%,防吸湿效果良好㊂关键词:二硝酰胺铵(ADN);α⁃环糊精(α⁃CD);共晶;防吸湿中图分类号:TJ55;O64 DOI :10.13543/j.bhxbzr.2023.03.004收稿日期:2022-08-10基金项目:国家自然科学基金(22125802)第一作者:男,1998年生,硕士生*通信联系人E⁃mail:renzq@引　言二硝酰胺铵(ammonium dinitramide,ADN)具有正氧平衡㊁高生成焓㊁高燃烧速率㊁环境友好等优点,可取代推进剂中的高氯酸铵(AP)和硝酸铵(AN),在军用或航天用推进剂复合材料以及火炸药中有着良好的应用前景[1-2]㊂但在高温高湿度条件下,ADN 晶体表面由于静电吸引作用以及氢键与水分子相结合易发生潮解,具有较强的吸湿性[3-4]㊂在20℃㊁60%湿度条件下ADN 晶体的吸湿率为12.31%[5],限制了其应用㊂因此如何降低ADN 的吸湿性是推进其应用的关键㊂目前的防吸湿技术主要包括球形化造粒㊁表面包覆和共晶3种方法[4]㊂其中,共晶技术指两种或两种以上的主体和客体分子以氢键㊁范德华力㊁卤键㊁π π键等非共价键作用相结合形成有固定化学计量比的新晶体[6]㊂共晶技术可以改变原物质的熔点㊁溶解度㊁化学稳定性㊁生物利用度等性质[7-8],因此可以通过选用合适的共晶客体与ADN 形成共晶以降低其吸湿性㊂杨宗伟等[9]制得了物质的量比为1∶1的ADN /18冠6醚共晶体,并比较了ADN 共晶体和ADN 晶体的吸湿性㊂郭文建[10]采用六硝基六氮杂异伍兹烷(CL⁃20)为共晶客体,与ADN 形成共晶体,在25℃㊁75%相对湿度下,共晶体的吸湿率由ADN 晶体的49.87%降低至7.89%㊂Bellas 等[11]制备了物质的量比为2∶1的ADN /1,4⁃对氧吡嗪(pyrazine⁃1,4⁃dioxide,PDO)共晶体,在25℃条件下,临界相对湿度由53.5%提升至79.5%,显著降低了材料的吸湿性㊂Ren 等[12]使用模拟计算方法研究了ADN 与9种含能材料的共晶并计算了其吸湿性,结果表明CL⁃20和奥克托金(HMX)作为ADN 的共晶配体可以大大降低材料的吸湿性㊂环糊精(cyclodextrin,CD)是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称,根据葡萄糖连接个数可分为α⁃环糊精(6个葡萄糖成环)㊁β⁃环糊精(7个葡萄糖成环)和γ⁃环糊精(8个葡萄糖成环)[13]㊂环糊精分子内腔有较强的疏水性,外部含有较多羟基,使其可依据范德华力㊁疏水相互作用㊁主客体分子间的匹配作用等与无机分子形成包合物或超分子组装体系㊂环糊精分子上的羟基和氧原子可用作氢键供体和受体,因此可作为ADN 共晶客体用于防吸湿㊂此外,环糊精分子结构上的空腔可以用于包合含能物质,从而改善材料的理化性质[13]㊂考虑到环糊精的上述分子结构特性,本文选用分子量较小的α⁃CD 作为共晶客体,系统研究了ADN与α⁃CD共晶的组成㊁晶习特征和吸湿性等㊂1　计算方法1.1　结合能结合能用来反映不同组分之间的相互作用,是评价不同组分相容性的重要标准[14]㊂体系中两组分结合能的计算公式如下㊂ ΔE=E total-E A-E B(1) E b=-ΔE(2) E*b=E b N(3)式中,E b为结合能,kJ/mol;E total为模型总能量, kJ/mol;E A㊁E B分别为A㊁B分子层能量,kJ/mol; E*b为修正结合能,是以体系内单位分子数为标准修正的不同比例体系下的结合能,kJ/mol;N为模型中总分子数㊂采用Materials Studio软件分子力学计算模块Forcite中的Amorphous Cell工具建立含有ADN分子和α⁃CD分子的团簇;采用Forcite模块中的geom⁃etry optimization进行结构优化,根据力场适用性和力场误差,选用COMPASS力场,电荷为力场分配电荷,静电作用力计算方法选用Ewald;之后进行分子动力学模拟,并使用Forcite中的Energy模块对模型总能量E total㊁ADN组分能量E A和α⁃CD组分能量E B 分别进行计算,图1(a)~(c)分别为结合能计算的体系总模型㊁α⁃CD组分模型和ADN组分模型㊂1.2　分子表面静电势分子静电势可用于研究共晶分子间的自组装现象[15]㊂根据静电势正负值可以确定氢键供体和受体的作用位点,从而搭建共晶体的最可几结构㊂同时从热力学角度考虑,可通过计算相互作用位点的能量差值ΔE来判断共晶体是否形成[16-17]㊂相互作用能量差值计算公式如下㊂ E=-∑ijαiβj(4) α=0.0000162MEP2max+0.00962MEP max(5) β=0.000146MEP2min-0.00930MEP min(6) ΔE=E cc-nE1-mE2(7)式中,E表示作用位点配对能量,α为氢键供体参数,β为氢键受体参数,α㊁β乘积的加和表示所有适图1　结合能计算模型Fig.1　Binding energy calculation models合成对的作用位点的氢键供体参数和氢键受体参数的乘积累加,MEP max和MEP min分别为分子结构静电势能的最大值和最小值,kJ/mol,E1㊁E2分别表示组分1㊁组分2的作用位点配对能量,E cc表示在某一物质的量比条件下的作用位点配对能量,n和m分别为组分1和组分2的计量数㊂采用Materials Studio⁃DMol3模块计算分子表面静电势,泛函选择GGA⁃BLYP,基组设置为DNP⁃3.5,计算内容选择电子云密度Electron density和静电势Electrostatic potential㊂1.3　共晶结构模拟基于静电势的计算结果,分析分子表面的静电势作用位点,并进行分子间相互作用的空间位置分析㊂对拓扑结构进行多次优化,通过比较总能量高低得到最稳定的共晶组合构象,将能量最低的最稳㊃53㊃第3期胡一飞等:二硝酰胺铵/α⁃环糊精共晶研究定拓扑结构作为共晶体的预测文件进行Polymorph Predictor method结构预测[12],在space group中勾选10个空间群,最后以能量最低点和密度最大值为准则选取确定预测结构㊂1.4　饱和吸湿率基于本课题组之前的研究,采用饱和吸湿率模型计算共晶的吸湿性[18]㊂将水分子在晶体表面的绝对吸附量减去自由体积和气相密度的乘积,得到饱和吸附量[19],计算公式如下㊂ n ex=N-ρg(V a+V g)=N-ρg V P(8)式中,n ex为饱和吸附量,mol/g;N为绝对吸附量, mol/g;V a为吸附相体积,V g为气相体积,V P为自由体积,cm3/g;ρg为气相密度,g/cm3㊂晶面粗糙度计算公式为 S=A acc Abox (9)式中,S为粗糙度;A acc为晶面溶剂可接触表面积, A box为晶面模型表面积,Å2㊂表面粗糙会使晶面与水分子的实际接触面积大于可观察表面积,因此表面粗糙度越大,亲水性能越好[20]㊂创建4×4×4共晶超晶胞并切割1.0factional厚度得到晶体表面,切割其重要表面,并添加10Å的真空层以消除边界层效应,再建立1×1×2的超晶胞,删除多余真空层㊂采用Materials Studio⁃Sorption模块中的蒙特卡洛模拟计算方法,Task选择Fixed pres⁃sure,方法选择Metropolis,温度为20℃,水逸度设置为0.9355kPa(相对湿度为40%),采用Tools⁃Atom volumes&surface模块计算得到自由体积㊂1.5　晶面带隙撞击感度是含能材料安全性的重要表征参数,撞击感度越小则含能材料安全性能越好[21]㊂晶体表面导带最低点和价带最高点的差值称为带隙㊂通过计算共晶体不同晶面的带隙,可判断不同晶面的撞击感度大小㊂带隙越大,晶面撞击感度越小;反之,则撞击感度越大㊂切割共晶单晶胞各重要晶面,设置10Å的真空层,选择Materials Studio⁃DMol3模块计算晶面Ener⁃gy,Properties勾选Band Structure,泛函选择GGA⁃BLYP,计算基组选择DNP⁃3.5㊂2　结果与讨论2.1　共晶最稳定构象配比基于共晶体系结合能的计算结果,由不同主客体比例组成的共晶的结合能大小可判断不同化学计量比条件下形成的共晶体的稳定性㊂一般来说,E*b 值越大,分子间相互作用越强,稳定性和相容性更好,体系更稳定;反之,E*b值越小,稳定性和相容性越差㊂因此,E*b值最高的模型组成即为有可能形成共晶的最稳定组成㊂通过对不同主客体配比的ADN/α⁃CD共晶体系结合能的比较,得出可能形成共晶的最稳定配比㊂表1列出了不同主客体配比条件下计算得到的结合能结果㊂通过比较修正结合能E*b的大小,可以看出ADN/α⁃CD体系在n ADN∶nα⁃CD=2∶1配比条件下的结合能最大,有可能形成的共晶体构象稳定性最好㊂表1　ADN/α⁃CD体系结合能Table1　Binding energy of the ADN/α⁃CD systemn ADN∶nα⁃CDΔE/(kJ㊃mol-1)E b/(kJ㊃mol-1)E*b/(kJ㊃mol-1) 1∶3-3936.173936.17140.581∶2-4569.654569.65152.321∶1-5356.505356.50178.552∶1-6030.526030.52201.023∶1-5919.965919.96197.334∶1-5153.525153.52184.055∶1-4931.714931.71176.13 2.2　相互作用配对能分析基于2.1节得到的最稳定组成,通过静电势分析探究ADN主体分子与共晶客体α⁃CD以2∶1配比形成共晶的理论可行性㊂如图2所示,计算得到ADN主体分子及共晶客体分子表面的静电势,其中红色表示静电势为负值,蓝色表示静电势为正值㊂ADN分子中铵根处静电势为正,二硝酰胺根氧原子处的静电势为负㊂从共晶结构稳定性考虑,组成共晶的两组分间相互作用能量的绝对值要大于纯组分分子间相互作用能量的绝对值,因此如果计算得到的相互作用位点的能量差值ΔE<0,两组分理论上就能够形成共晶㊂表2列出了静电势法计算得到的结果,其中ADN与α⁃CD在物质的量比为2∶1条件下的ΔE<0,表明ADN 和α⁃CD纯组分分子间的相互作用小于ADN分子与α⁃CD分子的相互作用,ADN与α⁃CD在2∶1的配比下能够形成共晶体㊂㊃63㊃北京化工大学学报(自然科学版) 2023年图2　ADN和α⁃CD分子静电势表面Fig.2　Molecular electrostatic potential surfaces ofADN andα⁃CD表2　ADN/α⁃CD共晶的相互作用能量差值Table2　Interaction energy difference forADN/α⁃CD cocrystal材料αβE/(kJ㊃mol-1)ADN3.723.92-14.61α⁃CD4.477.62-34.03 ADN/α⁃CD(2∶1配比)-91.77ΔE-28.53 2.3　共晶结构与形貌对上述最稳定的共晶体组成(n ADN∶nα⁃CD=2∶1)条件下形成的共晶结构进行预测㊂如图3所示,选取共晶晶格能与密度预测结果中的最低能量构型为所形成共晶体的最可几结构,得到结构最稳定的共晶晶胞模型如图4所示㊂表3列出了主要的晶胞参数,包括晶胞体积V,晶胞参数a㊁b㊁c㊁α㊁β㊁γ和密度等㊂空间群和晶胞参数反映分子在晶体中的空间排列,密度是含能材料的重要指标之一㊂根据预测结果,共晶体的密度为1.65g/cm3,与ADN晶体密度(1.81g/cm3)相比数值降低㊂图3　n ADN∶nα⁃CD=2∶1共晶密度能量图Fig.3　Density energy diagram ofn ADN∶nα⁃CD=2∶1cocrystal图4　ADN/α⁃CD共晶晶胞模型Fig.4　ADN/α⁃CD cocrystal unit cell model表3　ADN/α⁃CD共晶晶体结构参数预测数据Table3　Predicted data of crystal structure parameters of ADN/α⁃CD cocrystal共晶客体n ADN∶nα⁃CD空间群晶胞体积/Å3a/Åb/Åc/Åα/(°)β/(°)γ/(°)晶体密度/(g㊃cm-3)α⁃CD2∶1Cc4909.7813.6728.4814.819058.33901.65 根据Bravais⁃Friedel⁃Donnay⁃Harker(BFDH)法对配比为2∶1的ADN/α⁃CD共晶晶体形貌进行了预测㊂如图5所示,共晶体形貌为棱台状㊂表4给出了ADN/α⁃CD共晶体的重要晶面及其占总晶体表面面积的比例数据,共有7个重要晶面,分别为(020)㊁(021)㊁(02-1)㊁(111)㊁(-11-1)㊁(110)㊁(-110),其中(020)晶面占比最高,为25.76%,对共晶体的总吸湿性影响最大㊂2.4　吸湿性分析晶体的吸湿性取决于各个晶面的吸湿性,各个晶面的吸湿性数据详见表5㊂在20℃㊁40%相对湿度下共晶体的总饱和吸湿率为0.74%,显著低于ADN晶体的饱和吸湿率15.35%㊂根据图6所示的(020)切割晶面示意图,可以看出在共晶晶面上, ADN分子占比较小,ADN分子中NH+4上的H原子和α⁃CD上的O原子形成氢键,α⁃CD中羟基上的H ㊃73㊃第3期胡一飞等:二硝酰胺铵/α⁃环糊精共晶研究图5　ADN/α⁃CD共晶晶体形貌Fig.5　The crystal morphology of ADN/α⁃CD cocrystal 原子与ADN分子中N(NO2)-2上的O原子形成氢键,而ADN晶体的吸湿性主要是来自ADN分子通过氢键和静电作用与水分子的结合[4],所以利用共晶技术使ADN分子中的亲水基团与客体分子形成氢键,阻碍了其与水分子间的作用,从而降低了吸湿性㊂表6给出了共晶体各晶面的粗糙度数据,可以看出粗糙度越大,晶面与水分子的可接触面积越大,晶面吸湿性越强㊂2.5　晶面感度分析晶面带隙越大,表明外部所需的能量跃迁差值表4　ADN/α⁃CD共晶晶体重要晶面的形貌参数Table4　The morphology parameters of important crystal planes of ADN/α⁃CD cocrystal 晶面晶面层倍数晶面间距/Å面心距/Å晶面面积/Å2晶体表面占总晶体表面比例/% (020)214.247.02357.0325.76 (111)211.368.80205.1614.80(-11-1)211.368.80205.1614.80 (110)210.779.28177.3712.80(-110)210.779.28177.3712.80 (021)29.4410.59131.979.52(02-1)29.4410.59131.979.52表5　ADN晶体与ADN/α⁃CD共晶材料的晶面吸湿性Table5　Crystal plane hygroscopicity of ADNcrystal and ADN/α⁃CD cocrystal晶面指数吸附水分子数目饱和吸湿率/%平均吸附热/(kJ㊃mol-1)总饱和吸湿率/%(100)5411.8097.07(020)2510.8876.57ADN晶体(110)8318.0299.4515.35(011)8217.7590.00(11-1)9420.2481.76(020)1880.7981.42(021)3460.6072.35ADN/(02-1)4440.8574.61α⁃CD(111)3050.4976.320.74共晶(-11-1)5330.9479.05(110)4010.7674.64(-110)3880.7275.08越大,晶面越稳定,撞击感度越小㊂表7给出了ADN晶体和ADN/α⁃CD共晶各重要晶面的带隙计算结果㊂可以看出,与ADN晶体相比,共晶体各晶图6　ADN/α⁃CD共晶材料的(020)晶面Fig.6　(020)crystal plane of ADN/α⁃CD cocrystal表6　ADN/α⁃CD共晶材料的晶面粗糙度Table6　Surface roughness of ADN/α⁃CD cocrystal晶面指数A box/Å2A acc/Å2S (020)172.41239.721.39 (021)260.07345.591.33 (02-1)260.07369.451.42 (111)216.12321.451.49 (-11-1)216.12502.442.32 (110)227.88329.811.45 (-110)227.88329.641.45㊃83㊃北京化工大学学报(自然科学版) 2023年表7　ADN晶体和ADN/α⁃CD共晶重要晶面带隙Table7　Band gaps of important crystal planes of ADNcrystal and ADN/α⁃CD cocrystal晶体材料晶面指数带隙/eV(100)2.74(020)3.05 ADN晶体(110)2.01(011)2.95(11-1)2.73(020)0.28(021)0.36(02-1)0.32 ADN/α⁃CD共晶(111)0.38(-11-1)0.42(110)0.42(-110)0.42面的带隙普遍较小,撞击感度较大,但重要晶面的带隙差值较小,因此各晶面的撞击感度区别不大㊂说明以α⁃CD作为共晶配体虽然可以有效降低ADN 材料的吸湿性,但感度较大㊂因此,在选择ADN共晶配体时,要综合考虑共晶材料的吸湿性能和稳定性,在解决吸湿性问题的同时保证产品的稳定性㊂3　结论(1)基于结合能计算和静电势分析,明确了含能材料ADN能与客体分子α⁃CD形成化学计量比为2∶1的共晶体㊂(2)预测了n ADN∶nα⁃CD=2∶1条件下ADN/α⁃CD 共晶体的晶体结构㊁晶胞参数和密度等,结果表明共晶密度为1.65g/cm3,共晶体形貌为棱台状,重要晶面包括(020)㊁(021)㊁(02-1)㊁(111)㊁(-11-1)㊁(110)和(-110)㊂(3)计算得到ADN/α⁃CD共晶体在20℃㊁40%相对湿度条件下的总饱和吸湿率仅为0.74%,吸湿性显著降低,可为第三代含能材料ADN的防吸湿研究提供理论和技术支持㊂参考文献:[1]　张志忠,姬月萍,王伯周,等.二硝酰胺铵在火炸药中的应用[J].火炸药学报,2004,27(3):36-41.ZHANG Z Z,JI Y P,WANG B Z,et al.Application ofammonium dinitramide in propellants and explosives[J].Chinese Journal of Explosives&Propellants,2004,27(3):36-41.(in Chinese)[2]　TRACHE D,KLAPÖTKE T M,MAIZ L,et al.Recentadvances in new oxidizers for solid rocket propulsion[J].Green Chemistry,2017,19(20):4711-4736. [3]　NEGRI M,WILHELM M,CIEZKI H K.Thermal igni⁃tion of ADN⁃based propellants[J].Propellants,Explo⁃sives,Pyrotechnics,2019,44(9):1096-1106. [4]　刘波,刘少武,于慧芳,等.二硝酰胺铵防吸湿技术研究进展[J].化学推进剂与高分子材料,2011,9(6):57-60.LIU B,LIU S W,YU H F,et al.Research progress inanti⁃hygroscopicity of ammonium dinitramide[J].Chemi⁃cal Propellants&Polymeric Materials,2011,9(6):57-60.(in Chinese)[5]　王伟.固体推进剂用氧化剂防吸湿㊁防结块技术研究[D].南京:南京理工大学,2008.WANG W.Research on anti⁃hygroscopic and anti⁃cakingtechnology of oxidant for solid propellant[D].Nanjing:Nanjing University of Science and Technology,2008.(inChinese)[6]　BU R P,XIONG Y,WEI X F,et al.Hydrogen bondingin CHON contained energetic crystals:a review[J].Crystal Growth&Design,2019,19(10):5981-5997.[7]　XUE Z H,HUANG B B,LI H Z,et al.Nitramine⁃basedenergetic cocrystals with improved stability and controlledreactivity[J].Crystal Growth&Design,2020,20(12):8124-8147.[8]　WANG Y,SONG S,HUANG C,et al.Hunting for ad⁃vanced high⁃energy⁃density materials with well⁃balancedenergy and safety through an energetic host⁃guest inclu⁃sion strategy[J].Journal of Materials Chemistry A.Ma⁃terials for Energy and Sustainability,2019,7(33):19248-19257.[9]　王灏静,马媛,李洪珍,等.ADN/18C6共晶制备与表征[J].含能材料,2018,26(6):545-548.WANG H J,MA Y,LI H Z,et al.Preparation and char⁃acterization of ADN/18C6cocrystal[J].Chinese Journalof Energetic Materials,2018,26(6):545-548.(inChinese)[10]郭文建.共结晶法ADN吸湿改性探究[D].太原:中北大学,2015.GUO W J.Study on ADN hygroscopicity modified by co⁃crystallization[D].Taiyuan:North University of China,2015.(in Chinese)[11]BELLAS M K,MATZGER A J.Achieving balanced en⁃ergetics through cocrystallization[J].Angewandte Che⁃mie International Edition,2019,58(48):17185-㊃93㊃第3期胡一飞等:二硝酰胺铵/α⁃环糊精共晶研究17188.[12]REN Z Q,CHEN X J,YU G J,et al.Molecular simula⁃tion studies on the design of energetic ammonium dinitra⁃mide co⁃crystals for tuning hygroscopicity[J].CrystEng⁃Comm,2020,22(31):5237-5244.[13]王建,徐志斌,孟子晖,等.含能化合物的超分子化学研究进展[J].火炸药学报,2015,38(3):15-21.WANG J,XU Z B,MENG Z H,et al.Progress in thestudy of supramolecular chemistry of energetic compounds[J].Chinese Journal of Explosives&Propellants,2015,38(3):15-21.(in Chinese)[14]罗念,张树海,苟瑞君,等.CL⁃20/FOX⁃7共晶的理论研究[J].四川大学学报(自然科学版),2016,53(3):626-632.LUO N,ZHANG S H,GOU R J,et al.Theoretical re⁃search on CL⁃20/FOX⁃7cocrystal[J].Journal of SichuanUniversity(Natural Science Edition),2016,53(3):626-632.(in Chinese)[15]MA Y,MENG L Y,LI H Z,et al.Enhancing intermo⁃lecular interactions and their anisotropy to build low⁃im⁃pact⁃sensitivity energetic crystals[J].CrystEngComm,2017,19(23):3145-3155.[16]MUSUMECI D,HUNTER C A,PROHENS R,et al.Virtual cocrystal screening[J].Chemical Science,2011,2(5):883-890.[17]GRECU T,HUNTER C A,GARDINER E J,et al.Vali⁃dation of a computational cocrystal prediction tool:com⁃parison of virtual and experimental cocrystal screening re⁃sults[J].Crystal Growth&Design,2014,14(1):165-171.[18]CHEN X J,HE L C,LI X R,et al.Molecular simula⁃tion studies on the growth process and properties of ammo⁃nium dinitramide crystal[J].The Journal of PhysicalChemistry C,2019,123(17):10940-10948. [19]TALU O,MYERS A L.Molecular simulation of adsorp⁃tion:Gibbs dividing surface and comparison with experi⁃ment[J].AIChE Journal,2001,47(5):1160-1168.[20]胡冬冬,陈鑫健,汪营磊,等.二硝酰胺铵晶体表面结构与性质分析[J].火炸药学报,2022,45(2):193-199.HU D D,CHEN X J,WANG Y L,et al.The surfacestructure and properties analysis of ammonium dinitramidecrystal[J].Chinese Journal of Explosives&Propellants,2022,45(2):193-199.(in Chinese) [21]ZHONG M,QIN H,LIU Q J,et al.Influences of differ⁃ent surfaces on anisotropic impact sensitivity of hexa⁃hydro⁃1,3,5⁃trinitro⁃1,3,5⁃triazine[J].Vacuum,2017,139:117-121.Cocrystals of ammonium dinitramide/α⁃cyclodextrinHU YiFei1　HU DongDong1　TIAN ShiChao1　ZHOU ZhiYong1　WANG YingLei2　REN ZhongQi1*(1.College of Chemical Engineering,Beijing University of Chemical Technology,Beijing100029;2.Xi’an Modern Chemistry Research Institute,Xi’an710065,China)Abstract:Cocrystal technology is one of the feasible anti⁃hygroscopic methods for the preparation of the third⁃gen⁃eration typical energetic material ammonium dinitramide(ADN).In this paper,usingα⁃cyclodextrin(α⁃CD)as a cocrystal ligand,a theoretical model for the prediction of the energetic cocrystal structure and hygroscopicity was es⁃tablished.The observed stoichiometric ratio was2∶1,and the most probable crystal structure of the cocrystal was calculated.The crystal morphology of the ADN/α⁃CD cocrystal is prismatic,and the important crystal planes of the cocrystal are(020),(021),(02-1),(111),(-11-1),(110),(-110).Compared with the ADN crystal with a saturated hygroscopicity of15.35%at20℃and40%humidity,the total saturated hygroscop⁃icity decreased to0.74%,showing that the anti⁃hygroscopicitity effect was good.Key words:ammonium dinitramide(ADN);α⁃cyclodextrin(α⁃CD);cocrystal;anti⁃hygroscopic(责任编辑:吴万玲)㊃04㊃北京化工大学学报(自然科学版) 2023年。

Forcite分子动力学模块计算温度对带隙和光谱的影响-文档资料

重复前面步骤，保持温度不变，模拟时间继续由100ps增大至200、300、400ps…，得到多个新文件夹。
从中可以看到，随着模拟时间的增长，Temperature的震荡逐渐减小，计算出的晶体体积逐渐趋于一个常数。权衡计算时间与计算精度，本课程取模拟时间为300ps。温度高，收敛快。
下面将模拟时间固定为300ps，改变温度，计算相应的晶胞体积。计算100K下-SiO2的体积，模拟时间定为 300ps。
单击More按钮，在打开的对话框中勾选Optimize cell，设置迭代次数为500。
打开Energy选项卡，设置力场 Forcefield为COMPASS27，计算精度 Quality为Ultra-fine。
打开Job Control选项卡，选用本地机 My Computer进行计算，设置并行数＝ 2，单击Run进行结构优化。
收敛性测试～模拟计算时间与晶胞体积的关系
计算1200K下-SiO2的体积，比较模拟时间对计算出的体积数值的影响，以设置合适的模拟时间。
结构文件为 sio2_1200.xsd，设为当前文件。
选择分子动力学计算模块Forcite 。从 Forcite的下拉菜单中打开Calculation对话框，选择Setup标签，设置Task为动力学 (Dynamics)，计算精度Quality为medium。
同样对-SiO2进行结构优化，Project中出现两个新文件夹。
由File/Save Project保存文件；再由 Window/Close all关闭窗口文件。
双击四个结构文件
2 由Window/Tile Vertically排列四个结构图。1、3分别是实验确定的-SiO2 和-SiO2；2、4 分别是结构优化的-SiO2 和SiO2。

温度对液体粒子动力学行为产生影响

温度对液体粒子动力学行为产生影响温度对液体粒子动力学行为的影响是由分子的热运动引起的。

在不同的温度下，液体中的粒子表现出不同的动力学行为，包括粒子速度分布、粒子间的相互作用以及粒子在液体中的扩散行为。

本文将探讨温度对液体粒子动力学行为的影响，并解释其原理。

首先，温度是一种热能的度量单位，反映了物质内部分子的平均热运动状态。

温度的增加将导致液体分子的热运动速度增加。

根据麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布定律，分子速度的分布随温度的变化而变化。

在低温下，液体分子的速度分布较窄，呈现出较小的速度差异。

随着温度的升高，分子的平均速度增加，速度分布变得更宽，分子间的速度差异也增大。

其次，温度对液体粒子间的相互作用有重要影响。

在低温下，分子间的相互作用较强，分子倾向于在较小的范围内运动。

随着温度升高，分子的热运动速度增加，相互作用弱化。

这导致分子间的平均距离增加，液体的密度减小。

此外，温度也影响液体粒子在液体中的扩散行为。

扩散是指液体中的粒子发生无规则运动并混合的过程。

根据斯托克斯-爱因斯坦方程，扩散系数与温度成正比。

温度的升高将导致分子的平均速度增加，从而加快了分子的扩散速度。

因此，在相同时间内，温度越高，液体中的粒子扩散的距离越远。

此外，温度还影响液体的黏度和表面张力。

黏度是液体内部阻碍流动的程度，而表面张力是液体表面上分子间的相互作用力。

温度升高会导致液体的黏度和表面张力减小，使液体更容易流动。

总而言之，温度对液体粒子动力学行为的影响主要体现在分子速度分布、相互作用、扩散行为、黏度和表面张力等方面。

温度的升高会导致粒子速度增加、相互作用减弱、扩散速度加快、黏度和表面张力降低。

这些现象与分子热运动的特性密切相关。

研究温度对液体粒子动力学行为的影响不仅可以增加对液体性质的理解，还具有重要的科学和工程应用，例如在材料制备、化学反应和生物过程等方面的应用。

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