分子动力学在材料科学中的应用
分子动力学模拟方法在纳米颗粒反应中的应用
分子动力学模拟方法在纳米颗粒反应中的应用概述：纳米颗粒是一种材料尺寸在1-100纳米之间的微小颗粒，具有特殊的物理和化学性质。
纳米颗粒的研究和应用已经成为材料科学和工程领域的热点。
为了深入了解纳米颗粒的性质以及其在催化、储能和传感等领域的应用，分子动力学模拟方法成为一种重要的研究手段。
本文将介绍分子动力学模拟方法在纳米颗粒反应中的应用。
一、分子动力学模拟方法简介分子动力学（Molecular Dynamics，简称MD）模拟是一种计算化学方法，通过数值模拟粒子之间相互作用的运动轨迹，研究物质的宏观性质以及微观运动行为。
它模拟物质在一定时间范围内的动力学行为，通过用牛顿运动定律计算粒子的运动轨迹，并通过引入势能函数来描述粒子的相互作用。
由于其可以在原子或分子尺度上描述系统，MD方法在研究纳米尺度颗粒反应中具有广泛的应用。
二、纳米颗粒反应的MD模拟方法1. 动力学模拟的体系建立在MD模拟中，首先需要建立包含纳米颗粒的反应体系。
通过将纳米颗粒置于模拟盒中，并添加适合的溶剂和其他反应物，来模拟实际反应环境。
对于纳米颗粒来说，需要确定其原子组成和结构，确定溶剂的类型和浓度，确定其他反应物的浓度和反应条件等。
通过合理设计模拟体系，可以模拟出真实反应体系的动态行为。
2. 势能函数的选择在MD模拟中，势能函数用于描述粒子之间的相互作用力，其中包括键长势、键角势、二面角势和非键相互作用势等。
对于纳米颗粒的反应系统，需要选择适合的势能函数，以准确地描述颗粒的化学反应过程。
一般而言，常用的势能函数有Lennard-Jones 势能、Coulomb势能、Buckingham势能等。
选择合适的势能函数可以准确地模拟反应体系的能量变化。
3. 模拟算法MD模拟中，需要对系统内粒子的运动轨迹进行数值计算，并根据粒子之间的相互作用力来更新粒子的位置和速度。
一般常用的模拟算法有Verlet算法、Leapfrog算法和Euler算法等。
分子动力学模拟方法及其应用
分子动力学模拟方法及其应用随着计算机技术的不断发展，分子动力学模拟方法越来越成为化学、物理、生物等科学领域中重要的工具。
其基本思想是模拟系统中原子或分子之间的相互作用，从而推导出物理和化学性质。
本文将从分子动力学模拟的基本原理、模拟技术以及应用领域等方面来进行介绍。
一、基本原理分子动力学模拟，顾名思义即是通过模拟分子间的运动来研究分子系统的一种科学计算方法。
其基本原理是根据牛顿力学的三大定律来进行模拟。
在分子动力学中，分子运动的所有信息都被描绘在坐标、速度和势能函数这三个参数中。
其中坐标(x,y,z)用于描述分子的位置，速度(vx,vy,vz)则用于描述分子的运动状态。
而这两个参数的变化又受到势能函数E(x,y,z)的影响，即势能函数所描述的是原子或分子之间的相互作用力。
根据牛顿第二定律，分子的加速度可以通过势能函数来求解，从而推导出分子的运动规律。
通过大量的计算模拟，我们可以得到分子系统的动态特性及相关性质。
这些计算模拟帮助我们更深入地理解分子系统的结构、动力学机制以及关于分子之间的相互作用力等方面的问题。
二、模拟技术分子动力学模拟方法在实际应用中还需要利用一系列的模拟技术来处理相关问题。
下面就介绍一些常用的技术：1. 描述模型：模拟技术中需要制定正确的模型来描述研究问题。
以蛋白质结构为例，我们要考虑氨基酸的类型、序列、空间构型等因素。
而对于分子间相互作用的计算而言，我们还需要考虑能量和势能的计算方式等因素。
2. 动力学算法：模拟技术中的动力学算法是非常重要的部分，这些算法可以分为传统算法和基于统计方法的算法。
传统算法通过求解牛顿方程来推导分子运动的规律。
而代表性的基于统计方法的算法则是蒙特卡罗算法，其通过对分子状态随机进行采样来获得分子系统的状态。
3. 采样策略：为了更准确地描述分子系统的状态，我们需要进行大量的采样工作。
这些采样策略可以分为等温组合（NVT）和等容组合（NVE）等算法。
其中等温组合算法中需要将系统和外界保持恒温，而等容组合算法则需要维持分子数和容积的恒定。
分子动力学简介
分子动力学简介分子动力学（Molecular Dynamics，MD）是一种计算模拟方法，用于研究分子和材料的运动行为。
它可以通过对分子间相互作用进行数值模拟，预测分子的结构、动力学和热力学性质。
在MD模拟中，分子被视为由原子组成的粒子系统。
通过牛顿运动定律和库仑定律等基本定律来描述原子之间的相互作用，并通过数值计算来模拟其运动轨迹。
MD模拟可以提供有关物理、化学和生物过程中原子和分子运动的详细信息。
MD模拟涉及到许多参数，其中最重要的是势能函数。
势能函数定义了原子之间的相互作用方式，并决定了系统的稳定性和性质。
常见的势能函数包括Lennard-Jones势、Coulomb势、Bonded势等。
在进行MD模拟时，还需要选择合适的时间步长和温度控制方法。
时间步长是指每次计算所需的时间长度，通常需要根据系统特点进行调整以确保准确性和稳定性。
温度控制方法包括恒温、恒压等，可以帮助保持系统平衡并控制温度和压力。
MD模拟已经被广泛应用于材料科学、生物化学、药物设计等领域。
例如，通过对蛋白质分子进行MD模拟，可以预测蛋白质的结构和功能，并为药物设计提供指导。
在材料科学中，MD模拟可以帮助研究材料的力学性能、热传导性能等。
尽管MD模拟具有很多优点，如不需要大量实验数据、可以提供详细的原子级别信息等，但也存在一些限制。
例如，由于计算资源的限制，MD模拟通常只能涉及较小的系统；同时，由于势能函数的不确定性和时间步长的选择等因素的影响，结果可能存在误差。
总之，分子动力学作为一种计算模拟方法，在许多领域都得到了广泛应用。
通过对分子运动行为进行数值模拟，可以深入了解物理、化学和生物过程中原子和分子间相互作用机制，并为相关领域的研究和应用提供有价值的参考。
分子动力学MS的应用实例
MD含温度与时间, 还可得到如材料的玻璃化转变温度、 热容、晶体结晶过程、输送过程、膨胀过程、动态弛豫(relax) 以及体系在外场作用下的变化过程等。
分子动力学模拟应用实例
速度，原子i所受的力 一阶导数，即 Fi (t)
可Fi (以t，)直Ur其i 接中用U为势势能能函函数数对（坐简标称的势ri
函数或力场），因此对N个粒子体系的每个粒子有
mi
vi t
F
U ri
...
• r (t )
v(t )
求解这组方程要通过数值方法，即给出体系中每个粒
子的初始坐标和速度，从而产生一系列的位置与速度，即 为任意时刻的坐标和速度。
MD是用计算机方法来表示统计力学，用来研究不能用解 析方法来解决的复合体系的平衡和力学性质，是理论与实验 的桥梁。
经典力学定律
分子动力学的基本思想
分子动力学中处理的体系的粒子遵从牛顿方程，即
Fi (t) miai(t)
式中 是Fi(粒t) 子所受的力， 为m粒i子的质量， 是ai原(t)子i的加
准备试样
解N个粒子（分子）组成的 模拟体系的牛顿运动方程 直至平衡，平衡后进行材
料性能的计算
将试样放入测试仪器中进 行测量
对模拟结果 进行分析
测量结果的分析
启动计算
分子动力学运行流程图
设定坐标、速度的初始值
时间更新 回路
t+Δt
时间步长
——参考原子或分 子特征运动频率来 选取
计算作用于原子上的力Fi
MM和MD的应用，通常称作分子模拟(molecular simulation, molecular modeling) 或 分子设计(molecular design)。
分子动力学模拟的意义
分子动力学模拟的意义
分子动力学模拟是一种基于牛顿运动定律和统计力学的计算方法，用于研究分子系统的结构、动力学和热力学性质。
它在化学、生物、材料等领域有着广泛的应用，可以为实验研究提供重要的补充和解释，同时也可以预测新材料的性质和寻找新的药物分子。
分子动力学模拟的意义在于，它可以通过计算机模拟复杂分子系统的运动和相互作用，从而揭示分子结构和功能之间的关系。
通过模拟不同条件下的分子运动，可以了解分子系统的热力学性质，如热容、热膨胀系数、热导率等，这对于设计新材料和优化工艺具有重要意义。
此外，分子动力学模拟还可以预测化学反应的动力学和热力学性质，如反应速率、产物分布、反应热等，这对于理解化学反应机理和设计新的催化剂具有重要意义。
总之，分子动力学模拟在研究分子系统的结构、动力学和热力学性质方面具有重要意义，可以为实验研究提供重要的补充和解释，同时也可以预测新材料和药物分子的性质，为科学研究和工业应用提供重要参考。
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分子动力学原理
分子动力学原理1. 介绍分子动力学（Molecular Dynamics）是一种计算物质运动的方法。
它基于牛顿运动定律和量子力学的原理，通过模拟分子之间的相互作用和运动来研究物质的力学行为。
分子动力学方法在材料科学、生物物理学、化学和环境科学等领域有广泛的应用。
2. 分子动力学的基本原理分子动力学的基本原理是通过求解分子粒子的运动方程来模拟物质的运动。
常用的分子动力学模拟方法包括经典分子动力学（Classical Molecular Dynamics）和量子分子动力学（Quantum Molecular Dynamics）。
2.1 经典分子动力学原理经典分子动力学方法基于经典力学的原理，假设分子中的原子为经典粒子，其运动满足牛顿运动定律。
该方法所研究的系统可以用经典力场来描述，其中分子之间的相互作用由势能函数表示。
通过数值计算得到每个原子的运动轨迹和能量变化。
2.2 量子分子动力学原理量子分子动力学方法考虑了波粒二象性，适用于研究原子和分子的量子效应。
在量子分子动力学中，波函数描述了系统的量子态，通过求解薛定谔方程可以得到系统的动力学行为。
与经典分子动力学不同的是，量子分子动力学方法需要考虑电子结构和核-电子相互作用等量子效应。
3. 分子动力学模拟步骤对于一个分子动力学模拟，一般需要经过以下步骤：3.1 设定初始条件设定模拟系统的初始结构和初始速度。
初始结构可以通过实验测量或计算得到，初始速度可以根据温度和速度分布函数生成。
3.2 计算相互作用计算模拟系统中各个分子之间的相互作用。
相互作用通过势能函数描述，常见的势能函数有Lennard-Jones势和Coulomb势。
3.3 求解运动方程根据分子之间的相互作用和牛顿运动定律，求解分子的运动方程。
常用的求解算法有Verlet算法和Leapfrog算法。
3.4 更新位置和速度根据求解得到的分子的运动方程，更新分子的位置和速度。
3.5 重复模拟重复以上步骤，进行多次模拟并记录模拟结果。
聚合物材料的分子动力学模拟
聚合物材料的分子动力学模拟聚合物材料是由重复单元结构组成的高分子化合物。
其在材料科学和工程中具有广泛的应用，例如塑料、纤维、涂料和胶粘剂等。
分子动力学模拟是一种常用的研究聚合物材料行为的方法。
通过模拟分子之间的相互作用以及它们的运动，可以揭示材料的结构、热力学和动力学特性。
分子动力学模拟将聚合物材料看作是由数个原子或基元组成的粒子系统。
在模拟中，粒子之间的相互作用通过势能函数来描述。
一般来说，这个势能函数可以包括键角势能、键长势能、键扭转势能和范德华势能等。
粒子的运动遵循牛顿定律，通过求解牛顿方程可以模拟粒子在时域的运动轨迹。
分子动力学模拟可以用于研究聚合物的玻璃转变、熔融行为和结晶过程。
例如，可以模拟聚合物材料在高温下的玻璃转变过程。
通过模拟原子或基元的运动，可以得到聚合物材料的玻璃态结构和动力学行为。
此外，还可以模拟聚合物材料在熔融状态下的行为，包括熔融温度、熔融热和熔融流动等。
此外，分子动力学模拟还可以用于研究聚合物材料的结构演化和动力学过程。
例如，可以模拟聚合物材料的自由体积变化、链段运动和聚合反应等。
通过对这些过程的模拟研究，可以揭示聚合物材料的分子行为和反应机理。
需要指出的是，分子动力学模拟的精度和可靠性受到多种因素的影响，包括模型参数的选择、计算方法的精度和计算资源的限制等。
因此，在进行聚合物材料的分子动力学模拟之前，需要仔细考虑这些因素，并对模拟结果进行验证和分析。
综上所述，分子动力学模拟是一种重要的研究聚合物材料性质的方法。
通过模拟聚合物材料的分子间作用和运动，可以揭示材料的结构、热力学和动力学特性。
这对于设计、开发和优化聚合物材料具有重要的意义。
但需要注意的是，分子动力学模拟的可靠性和精度受到多种因素的限制，因此在使用这一方法时需要谨慎处理。
什么是分子动力学
什么是分子动力学分子动力学（MD）是一门关于研究分子运动的多学科交叉学科，将物理，化学，生物学和计算机科学等专业知识紧密结合起来，来模拟分子层面的各种运动细节。
以下是对它的一些概述：1. 分子动力学概念：分子动力学（MD）是一种计算机模拟技术，能够模拟分子层面的各种运动细节，包括分子间的相互作用，如键合、剪切等。
它主要采用特定的系统预先计算的系统动能，通过有限的迭代来模拟估计出不断变化的坐标和动量，模拟出分子运动的过程。
2. 分子动力学应用：在分子动力学中，不仅可以模拟出分子运动，还可以模拟出材料性质及其变化，以及纳米尺度等复杂情况。
目前，很多材料科学领域已经能够使用分子动力学模拟技术，例如生物材料、化学材料、复合材料、纳米材料等。
3. 分子动力学算法：MD算法主要用来解决复杂的运动尺度问题，其主要原理是模拟分子的受力运动，从而模拟出系统的动力学行为和性质变化情况。
MD算法可以分成两大类：时间步长MD算法和可动步长MD算法。
4. 分子动力学原理：分子动力学依赖于一系列基本原理：１）物理中确定性原考：只要提供起始条件并知晓相关性质，就可以通过求解相关方程组来确定研究运动系统的行为特征；２）物理中热力学和统计力学原理：无论采用何种方法求解，模拟结果的最终精确程度都在一定程度上取决于热力学和统计力学理论；３）数值分析：分子运动细节和复杂系统本身均具有极高火候不容易求解，只能采用数值方法；４）计算机科学：MD算法依赖于系统模拟软件和计算机，以及合理的编程技术和算法。
5. 分子动力学的未来：随着计算机技术的不断进步，MD模拟能力也在不断提高。
MD模拟可以做到计算密度泛函理论成本极其低廉，而且不需要人工参数调整，这将有助于解决更多复杂的科学问题。
此外，MD技术也有可能应用于各种量子态动力学模型，以实现更高精度和更快的计算速度。
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分子动力学在材料科学中的应用 摘要： 本文综述了几种常见条件下的分子动力学模拟方法以及分子动力学模拟
的最新发展趋势.介绍用分子动力学模拟方法研究固休的休相结构,表面问题,界面问题以及薄膜形成过程等方面的研究成果。 关键词：分子动力学; 计算机模拟; 材料科学 1引言 分子动力学（Molecular Dyanmica,简称MD）用于计算以固体、液体、气体为模型的单个分子运动，它是探索各种现象本质和某些新规律的一种强有力的计算机模拟方法，具有沟通宏观特性与微观结构的作用，对于许多在理论分析和实验观察上难以理解的现象可以做出一定的解释［1］。MD方法不要求模型过分简化，可以基于分子（原子、离子）的排列和运动的模拟结果直接计算求和以实现宏观现象中的数值估算。可以直接模拟许多宏观现象，取得和实验相符合或可以比较的结果，还可以提供微观结构、运动以及它们和体系宏观性质之间关系的极其明确的图象［2］。MD以其不带近似、跟踪粒子轨迹、模拟结果准确［3］，而倍受研究者的关注，在物理、化学、材料、摩擦学等学科及纳米机械加工中得到广泛而成功的应用。本文主要评述MD方法在材料科学中的应用. 目前在材料微观结构的研究中，由于实验条件的限制，使得许多重要的微观结构的信息难以得到，如，对于由液态金属快速凝固的非晶转变过程，其微观结构的瞬时变化根本无法用实验仪器去测量。理论分析、实验测定及模拟计算已成为现代材料科学研究的3种主要方法[2]。20世纪90年代以来，由于计算机科学和技术的飞速发展，模拟计算的地位日渐突显。计算机模拟可以提供实验上尚无法获得或很难获得的信息。虽然计算机模拟不能完全取代实验，但可以用来指导实验的进行，从而促进理论和实践的发展，所以有必要对这一领域进行介绍。 2 分子动力学基本原理 分子动力学将连续介质看成由N个原子或分子组成的粒子系统，各粒子之间的作用力可以通过量子力学势能函数求导得出，忽略量子效应后，运用经典牛顿力学建立系统粒子运动数学模型，通过数值求解得到粒子在相空间的运动轨迹，然后由统计物理学原理得出该系统相应的宏观动态、静态特性。 图1所示是MD模拟过程。MD具体的做法是计算机上求运动方程的数值解。通过适当的格式对方程进行近似，使之适于在计算机求数值解。从使用连续变数和微分算符的描述过渡到使用离散变数和有限差分算符的描述，显然会有误差，误差的阶数取决于具体的近似机制，即所用的算法。模拟首先是规定初始条件。为了确定起见，可令初始位置在格子的格点上，而初始速度则从波尔兹曼分布得出。一个按上述办法建立的系统不会具有所要的能量，而且，很可能这个状态并不对应于一个平衡态。为了推动系统到达平衡，需要一个趋衡阶段。可以通过增加或从系统中移走能量，对运动方程向前积分若干时间步，使系统弛豫到平衡态。接着是物理量的计算阶段，沿着系统在相空间中的轨道计算一切令人感兴趣的量。
模拟中，MD采用周期边界条件和最小镜像原理，可以大幅度减少计算工作量［1］。周期边界条件是将一定数量的粒子N集中在一定的容积V中，这个容积V称为原胞，原胞周围的部分可以看作是原胞的复制，它们称作镜像细胞。这些镜像细胞的尺寸和形状与原胞完全相同，并且每个镜像细胞所包含的N个粒子是原胞中粒子的镜像，原胞在各个方向周期复制便形成了宏观物质样本。这样只需根据原胞周围的边界条件计算原胞内粒子的运动，幅度减少了工作量。 原子间作用势能模型的构造对于;MD法的应用至关重要。最简单的偶势模型只考虑两体作用，而与其它原子无关，在模拟中运算量小。20世纪80年代以来，各种经验或半经验的多体势模型迅速发展，特别是镶嵌原子法（EAM)［4］既克服了偶势的缺陷，又不会使计算量太大。 3分子模拟主要技术细节 3．1 分子间作用势 分子动力学模拟的首要条件就是要知道分子间的相互作用势，分子间作用势函数确定后，通过势函数对“求导即可得出分子间的作用力。所以必须对分：子间的作用势进行研究，目前存在多种势能模型。分子间势函数的发展经历了对势一多体势的过程。对势认为原子之间的相互作用是两两之间的作用，与其他原子的位置无关；而实际上，在多原子体系中，一个原子的位置不同，将影响空间一定范围内的电子云分布，从而影响其他原子之间的有效相互作用，故多原子体系的势函数需更准确地用多体势表示。 在分子动力学模拟的初期，人们经常采用的是对势。常用的对势模型包括Lennard—Jones势、Morse势、Born—Lande势及Johnson势。在对势模型中，系统能量表示为原子对相互作用能量的加和。对于简单的、高对称性的晶体，对势能够描述原子间的相互作用。对势模型的主要缺点是忽略了多体原子间的相互作用，更具体地说，它是忽略了由于原子局域环境的变化引起的原子间相互作用的变化，因此需要建立新的模型。 基于EAM势的势函数还有很多种。这些多体势大都用于金属的微观模拟。为了将EAM势推广到共价键材料，需要考虑电子云的非球形对称。于是，Baskes等提出了修正型嵌入原子核法(MEAM)。经过修正，Baskes理论已能解决上述问题，但其确定参数的过程相当复杂，应用上仍受到很大的限制。Pasianot等试图在总能量中加入一修正项，以修正原EAM模型中2条基本假设所引起的能量差。这一模型成功地描述了Nb、Fe、Cr等元素，但应用起来很繁杂。张邦维等综合考虑以上EAM模型的优缺点后，提出了分析型EAM理论，成为一个普适分析型EAM模型。胡望宇等在张邦维分析型EAM模型的基础上进行了改进，提出了改进的分析型EAM模型(MAEAM)。此外，还有许多形式的多体势函数形式，如Jacobsen等在等效介质原理(EMT)的基础上提出的另一种函数形式，由于其简单、有效，因此也得到了广泛的应用。势函数确定后，通过对势函数求导即可得出分子间的作用力。 3．2周期性边界条件 原子和分子体系的分子模拟的目的是提供一个宏观样本的物性信息。在具有自由边界的三维N个粒子的体系中处于界面的分子数正比于N1脂。在使用有限的原子数来模拟实际体系中原子的运动时，必须考虑表面对体系中原子运动的影响。为避免这种影响，可以通过周期性边界条件来实现。将含有N个粒子的体积当作具有与其相同单元无限周期点阵的原始单元(如图1是一个二维的示意图，在这个二维图象中每个单胞被其他的8个单胞所包围；在三维方向上每个单胞就会被26个单胞所包围)，一给定粒子则与在此无限周期体系中的全部其他粒子相互作用。对有些模拟，在所有方向都用周期性边界条件是不合适的。比如在研究表面的分子吸附时，在与表面垂直方向上不能用周期性边界条件，而仅在平行于表面的2个方向需要应用周期性边界条件。
4 分子动力学在材料科学中的应用 4.1 分子动力学的适用范围 材料科学中计算模拟研究范围极为广泛，从埃量级的量子力学计算到连续介质层次的有限元或有限差分模型，可分为4个层次：电子、原子、显微组织和宏观层次（见图2）。;MD主要是原子尺度上研究体系中与时间和温度有关的性质的模拟方法。 最早将分子动力学方法用于材料研究中的是Vineyard 于1960年探讨材料辐射损伤的动力学规律。模拟结果给出了原子轨迹，这一工作使得过去对热力学性能的定性估计迈向对微观过程的定量研究.1964年Rahman用MD方法模拟液体氩，同时加进了周期性边界条件，结果他惊奇地发现可以用很少的粒子（864个）来反映真实系统的热力学性质。自此，凝聚态物质的分子动力学模拟成为可能，许多研究者纷纷投入这一研究工作。 最初应用是基于偶函数，如Lendard-Jones势函数和Morse势函数，模型简单，运算量小，而得以在材料科学中广泛应用。但由于其未考虑到体积相关项，在研究材料的弹性系数性质和预言金属的结合能及空位形成能时，难以获得准确的结果［5］。EAM多体势主要用于fcc型金属及其合金中，处理其结构、热力学、表面、缺陷及液态金属等问题，也应用于hcp及bcc型金属及合金，以及半导体Si。 一般，MD方法在中型机或微机上进行时，由于其内存和运算速度的限制，模拟研究只能限于500-1000个原子的小系统。因而模拟结果虽然也能揭示一些微观结构的特征和规律，但与实际的大系统情况有较大差异。在并行处理系统上对更大量的原子系统进行模拟研究［6］，其结果必然会接近于实际，从而对生产实践将会更有实际指导意义。 4.2 分子动力学的应用 4.2.1 金属的液态结构 在目前实验条件下，液态金属的结构及其变化尚很难精确测定。王鲁红等人［7］采用F-S型多体势描述了8种hcp型金属的液态微观结构并与实验相比较， 模拟结果表明，Mg、Co和Zn的势函数可以较好的描述其液态结构，Ti和Zr的势函数则不能；由Be和Ru的势函数描述的液态结构较为合理，Hf 则与一般液态结构特点不一致。李辉等人［8］采用EAM多体势模型，很好地描述了液态过渡金属Ni的结构变化特性。 4.2.2 薄膜形成过程 薄膜研究是当今科学研究的热点之一。目前在很多薄膜制备方法中，都应用了低能离子轰击技术，在这些方法中，低能离子/表面相互作用在控制薄膜的微观结构方面起着重要作用。由于离子/表面相互作用发生在时间间隔小于10-12s内，因而特别适合于用MD方法对这一过程进行描述。薄腊研究是当今科学研究的热点之一目前在很多薄摸制备方法中,都应用了低能离子轰击技术,如离子束增强沉积,等离子休辅助化学汽相沉积、溅射沉积、离子辅助分子束处延等。Garrison[9],Kitabtake[9]和郊正明四等人分别用低能粒子轰击Si(ool)一2xl表面,由此可用分子动力学方法研究低能粒子对表面原子行为的影响。郊等人的研究表明,10ev,100ev粒子的轰击,一方面增强了表面原子形成二聚体(dimer)的能力,使表面二聚体键数增加,另一方面也使表面原子的排列更趋无序。 Ethier和Lewis[10]模拟了纯Si、Si0.5Ge0.5和纯Ge在si(loo)-2xl再构表面上用分子束处延(MBE)法生长膜的过程,其结果给出了薄膜质量与衬底温度之间的关系,即衬底温度较低时,形成的结构有序性较差;在高的衬底温度下,发生外延生长。对于纯Ge的外延生长,只有最初的三层结晶,以后便出现岛状结构,这在定性上与实验和理论结果相一致。 4.2.3界面研究 文献中大量报道了近十儿年来关于晶界的一些分子动力学模拟结果.目前有关界面的分子动力学模拟研究开展的不多.金属一金属界面的分子动力学模拟研究还有一些报道.李明研究了Ag/Ni界面处裂纹扩展行为.Ag/Ni和Cu/Ni界面在弯曲状态下的力学行为作了分子动力学模拟研究，结果给出的力学性能曲线与宏观规律相符合,并给出了进行界面模拟时计算元胞的原子数为1000个左右.同时证明了界面的存在对复合材料性能影响很大,界面结构不同复合材料的性能也不相同。Yang等人研究了Ni(100)面涂弋层的结构和动力学行为,并对嵌人原子法