分子动力学计算(实验报告)
分子运动实验报告
分子运动实验报告分子运动实验报告摘要：本实验旨在通过观察分子在不同温度下的运动状态，探究温度对分子运动的影响。
实验采用了热力学模型和分子动力学模拟的方法，通过观察分子的速度、位移和碰撞频率等参数，得出了温度升高会增加分子运动速度和碰撞频率的结论。
引言：分子运动是物质存在的基本特征之一，它对物质的性质和行为产生了重要影响。
温度作为描述分子运动状态的物理量，对分子运动有着直接的影响。
本实验旨在通过实验观察和分子动力学模拟，探究温度对分子运动的影响。
实验方法：1. 实验器材：实验室内的气体容器、温度计、计时器等。
2. 实验步骤：a. 准备工作：将气体容器清洗干净，并放入所需气体。
b. 实验操作：将气体容器放入不同温度的环境中，记录下每个温度下的气体容器内分子的速度、位移和碰撞频率等参数。
c. 数据处理：统计和分析实验数据，得出结论。
实验结果：通过实验观察和数据分析，我们得到了以下结果：1. 温度升高会导致分子运动速度的增加。
在高温下，分子具有更大的平均动能，速度更快，跑动更迅猛。
2. 温度升高会增加分子之间的碰撞频率。
分子在高温下具有更大的热运动能量，碰撞的概率也相应增加。
3. 温度升高会增加分子的位移。
高温下，分子具有更大的动能，能够更远距离地运动。
讨论：本实验结果与热力学模型和分子动力学模拟的理论预测一致。
根据理论推测，温度升高会增加分子的平均动能，从而增加了分子的速度和碰撞频率。
而实验结果也验证了这一点。
然而，需要注意的是，实验结果受到实验条件和精度的影响。
在实验过程中，可能存在一些误差，如温度测量误差、气体容器内分子数的变化等。
这些误差可能会对实验结果产生一定的影响。
结论：通过本实验的观察和数据分析，我们得出了温度对分子运动的影响的结论：温度升高会增加分子的速度、碰撞频率和位移。
这一结论与热力学模型和分子动力学模拟的理论预测相符。
展望：本实验只观察了温度对分子运动的影响，未涉及其他因素。
未来可以进一步研究其他因素对分子运动的影响，如压力、浓度等。
分子运动与温度气体压力实验
分子运动与温度气体压力实验温度是物质分子运动的表现形式之一，从宏观到微观层面，我们可以通过实验来观察和了解分子的运动与温度之间的关系。
其中一项经典实验是关于气体压力与温度之间的关系。
实验中我们可以使用一个封闭的气缸，气缸内装有一定量的气体。
在气缸的一个侧面安装一个活塞，通过对活塞的施加压力，使气体压缩在气缸中。
当我们改变气缸中的温度时，我们可以观察到压力的变化。
实验中，我们可以利用压力计测量气体的压力。
压力计通常由一个长而细的玻璃管组成，其中加入一定量的水银，接口封闭，呈一定的倾斜。
当连接至气缸时，气体会对管道产生一定的压力，使得水银面上升。
通过测量水银的升高，我们可以计算出气体的压力。
当温度发生变化时，气体分子的平均动能会发生变化，导致压力的变化。
在实验中，我们可以观察到气体压力与温度之间的直观关系。
当我们增加气缸中的温度时，我们可以看到水银面上升，压力增大。
这是因为分子的平均动能增加，分子的撞击力增强，从而使得气体压力增加。
相反，当我们降低温度时，气体压力降低，水银面下降。
这是由于分子的平均动能减小，分子间的撞击力减弱导致的。
在实验中，可以通过改变气体的性质来进一步观察压力与温度之间的关系。
我们可以使用不同种类的气体，并且进行相同的实验。
我们会发现，不同气体的压力与温度之间的关系是一样的。
这也表明了分子运动与温度之间的普适性。
通过这样的实验，我们可以进一步理解分子之间的运动规律与温度之间的关系。
我们可以看到，温度是分子运动的表现形式之一，是分子动能的一种体现。
分子运动的剧烈与缓慢取决于温度的高低。
通过观察压力与温度之间的关系，我们可以看到分子运动的变化，并了解到温度与分子运动之间的紧密联系。
此外，通过这样的实验，我们还可以应用分子动理论进一步理解气体的性质。
例如，分子运动理论可以帮助我们解释为什么气体可以均匀扩散，为什么气体的压力会均匀作用于容器壁等现象。
总之，分子运动与温度之间的关系可以通过实验来深入研究。
理论计算材料实验报告
一、实验目的1. 了解理论计算在材料研究中的应用；2. 掌握材料性能的理论计算方法；3. 分析计算结果，为实际材料设计提供理论依据。
二、实验原理材料性能的理论计算主要基于密度泛函理论（DFT）和分子动力学模拟方法。
本实验采用DFT方法对材料的电子结构、力学性能、热力学性能等进行计算。
三、实验材料选取一种新型合金材料作为研究对象，其化学式为AxB1-xC。
四、实验方法1. 建立材料模型：根据实验材料AxB1-xC的化学组成，构建相应的晶体结构模型。
2. 选择计算方法：采用DFT方法，使用密度泛函理论计算软件进行计算。
3. 计算参数设置：设置计算精度、积分网格密度、电子温度等参数。
4. 计算过程：进行电子结构、力学性能、热力学性能等方面的计算。
五、实验结果与分析1. 电子结构计算（1）能带结构：通过计算得到材料AxB1-xC的能带结构，分析其导电性、半导体特性等。
（2）态密度：计算材料的态密度，分析其电子态分布情况。
2. 力学性能计算（1）弹性模量：计算材料的弹性模量，分析其硬度和韧性。
（2）屈服强度：计算材料的屈服强度，分析其抗变形能力。
3. 热力学性能计算（1）比热容：计算材料的比热容，分析其热稳定性。
（2）热膨胀系数：计算材料的热膨胀系数，分析其热膨胀性能。
六、结论1. 通过理论计算，得到了材料AxB1-xC的电子结构、力学性能和热力学性能等参数。
2. 分析计算结果，为实际材料设计提供了理论依据。
3. 本实验验证了理论计算在材料研究中的应用，为进一步研究新型材料提供了方法。
七、实验心得1. 理论计算在材料研究中具有重要作用，可以预测材料性能，为材料设计提供理论依据。
2. 在进行理论计算时，需要选择合适的计算方法和参数，以保证计算结果的准确性。
3. 实验过程中，要注重实验数据的收集和分析，以提高实验结果的可信度。
4. 理论计算与实验相结合，可以更好地研究材料性能，为材料研发提供有力支持。
Hands-on 4 面心立方金属中晶格位错的分解与层错能
b = ½<110>a0, a0 = 3.639 Å.
(b) MD:
/ 在本次螺位错实验中，L = 2.55 Å
终端输入:
> cp –r share/4_dislocation . > cd 4_dislocation > ll * # 拷贝本次实验文件夹到home # 切换到4_dislocation路径下 # 列出当前目录下所有文件的详细信息
> cd ../stacking_fault > cat run.sh > ./run.sh # 切换到stacking_fault目录下 # 查看run.sh # 运行run.sh
#!/bin/bash rm -rf log.* *.cfg results lmp < in.lowSFE -log log.lowSFE lmp < in.highSFE -log log.highSFE cat log.lowSFE > log.all cat log.highSFE >> log.all grep ^^ log.all > results grep ^"Created orthogonal box" log.lowSFE echo grep echo echo grep echo ^------------------------------------------------------------------^^ log.all ^ "^ simulation box info:" ^"Created orthogonal box" log.lowSFE ^-------------------------------------------------------------------
分子模型实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除分子模型实验报告篇一：结构化学实验报告重庆大学化学化工学院《结构化学》实验报告姓名学号：年级专业：指导老师：重庆大学化学化工学院20XX年12月21日实验一利用量子化学计算软件验证分子轨道理论和判断分子点群一、主要仪器设备及软件1、仪器：用于计算的计算机。
2、软件：gviewA、建模软件(1)chemoffice是一款广受化学学习、研究者好评的化学学习工具。
(2)gaussView主要功能有创建三维分子模型，计算任务设置全面支持gaussian计算，和显示gaussian计算结果等。
b、计算软件：(1)gaussian:量子化学领域最著名和应用最广泛的软件之一，由量子化学家约翰波普的实验室开发，可以应用从头计算方法、半经验计算方法等进行分子能量和结构；过渡态能量和结构；化学键及反应能量；分子轨道；偶极矩；多极矩；红外光谱和拉曼光谱，核磁共振，极化率和超极化率，热力学性质，反应路径等分子相关计算。
(2)materialsstudio：是AcceLRYs公司专门为材料科学领域研究者所涉及的一款可运行在pc上的模拟软件。
(3)VAsp是使用赝势和平面波基组，进行第一定律分子动力学计算的软件包。
(4)gamess-us:由于免费与开放源码，成为除gaussian 以外，最广泛应用的量子化学软件，目前由Iowastateuinversity的markgorden教授的研究组主理。
(5)cAsTep:是由密度泛函理论为基础的计算程式所组成，同时采用平面波(planewave)为基底处理波函数，可针对具有周期性的固态材料表面进行化学模拟计算。
(6)ATK：是由丹麦公司QuantumwiseA/s开发的一款通用的电子态结构计算软件。
其他量子化学计算软件目前，除了上面提到的几版著名量子化学计算软件之外，还有大量商业和免费的量子化学计算软件，其中绝大部分是从事量子化学或计算化学研究的实验室自行开发的，此外，一些著名的大型化学软件如hyperchem、chem3D、sybyl等，也包含有量子化学计算包。
分子动力学模拟实验报告doc
分子动力学模拟实验报告篇一：分子动力学实验报告 md2分子动力学实验报告（ XX 至 XX 学年第_2_学期）班级：姓名：学号：实验名称：晶体点缺陷成绩：一、实验目的计算空位形成能和间隙原子形成能。
探究形成的空位和间隙原子所在的位置不同其形成能的变化。
以及空位和间隙原子的浓度不同时其空位能和间隙原子形成能的变化。
二、实验原理点缺陷普遍存在于晶体材料中，它是晶体中最基本的结构缺陷，对材料的物理和化学性质影响很大。
根据点缺陷相对于理想晶格位置可能出现的几种主要偏差状态，可将其命名如下：（1）空位：正常节点位置上出现的原子空缺。
（2）间隙原子（离子）：指原子（离子）进入正常格点位置之间的间隙位(本文来自：小草范文网:分子动力学模拟实验报告)置。
（3）杂质原子（离子）：晶体组分意外的原子进入晶格中即为杂质，杂质原子若取代晶体中正常格点位置上的原子（离子）即为置换原子（离子），也可进入正常格点位置之间的间隙位置而成为填隙的杂质原子（离子）。
一般情况下，空位、间隙原子都是构成晶体的原子或离子偏离原有格点所形成的热缺陷。
在一定温度下，晶体中各原子的热振动状态和能量并不同，遵循麦克斯韦分布规律。
热振动的原子某一瞬间可能获得较大的能量，这些较高能量的原子可以挣脱周围质点的作用而离开平衡位置，进入到晶格内的其他位置，于是在原来的平衡格点位置上留下空位。
根据原子进入晶格内的不同位置，可以将缺陷分为弗伦克尔（Frenkel）缺陷和肖特基（Schottky）缺陷。
点缺陷都只有一个原子大小的尺度，因此不容易通过实验对其进行直接的观察。
而且实验方法研究缺陷时利用较多的还是缺陷对晶体性质的影响。
例如，通过测量晶体的膨胀率和电阻率的变化规律，即可对点缺陷的存在、运动和相互作用等方面展开间接的研究。
分子动力学方法对金属材料原子尺度物理和化学过程的研究具有实验法无法比拟的优势，可直观的模拟和分析晶体中的点缺陷。
若我们搭建完整晶体的原子个数为N，能量为E1，通过删除和增加一个原子得到空位和间隙原子，充分弛豫后体系能量为E2，则空位形成能Ev 和间隙原子形成能Ei分别为：三、实验过程（1）进入2_point文件夹$cd口2_point（2）运行in.inter文件，得到Cu的八面体间隙原子的图像，以及体系的总能量的变化，计算出八面体间隙原子的形成能。
化学反应速率的分子动力学模型
化学反应速率的分子动力学模型一、课程目标知识目标：1. 让学生理解化学反应速率的概念，掌握影响化学反应速率的因素；2. 引导学生了解分子动力学模型在化学反应中的应用，掌握基本的分子动力学理论；3. 帮助学生建立化学反应速率与分子动力学之间的联系，提高学生的理论素养。
技能目标：1. 培养学生运用分子动力学模型分析化学反应速率的能力；2. 提高学生通过实验和数据分析解决实际问题的能力；3. 培养学生运用现代信息技术查阅文献、获取相关信息的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学反应速率研究的兴趣，激发学生学习化学的热情；2. 增强学生的环保意识，认识到化学反应速率研究在环境保护中的重要性；3. 培养学生的团队合作精神，提高学生在学术探究中的责任感和使命感。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生在掌握化学反应速率基本概念的基础上，深入了解分子动力学模型，并将理论知识应用于实际问题。
通过课程学习，使学生具备一定的理论分析能力和实验技能，培养科学思维和探索精神，为后续化学课程的学习打下坚实基础。
同时，注重培养学生的情感态度价值观，使学生在学习过程中形成积极向上的人生态度和价值观。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 化学反应速率的概念与影响因素- 介绍化学反应速率的定义，理解反应速率的表示方法；- 分析影响化学反应速率的内因和外因，如反应物浓度、温度、催化剂等；- 结合实际案例，阐述不同因素对反应速率的影响。
2. 分子动力学模型及其在化学反应中的应用- 介绍分子动力学模型的基本原理，如碰撞理论、过渡状态理论等；- 分析分子动力学模型在解释化学反应速率中的应用；- 举例说明如何运用分子动力学模型解决实际问题。
3. 实验与数据分析- 设计相关实验，让学生观察不同条件下化学反应速率的变化；- 引导学生运用所学的分子动力学模型分析实验数据，探讨影响反应速率的因素；- 培养学生通过实验和数据分析，验证理论知识的实践能力。
分子动力学实验报告
分子动力学实验报告（2014 至2015 学年第_2_学期）班级：姓名：学号：实验名称：平衡晶格常数和体弹模量成绩：一、实验目的：1、学习Linux系统的指令，学会和掌握lammps几个基本语句。
2、理解计算晶格常数和体弹性模量的原理，并动手操作，算出硅晶体不同结构下的体弹性模量和晶格常数。
二、实验原理：1.晶格常数为了描述原子和离子的结构，将每一个原子和离子都看做是不动的静止的点。
这样就提出了空间点阵的概念。
人们为了说明点阵排列的规律和特点，可以在这些点阵中去除一个具有周期性的且能代表其性质的基本单元作为点阵的组成单元，称为晶胞。
不同的晶胞将会产生不同的特性。
给定Si集中典型立方晶体结构：fcc，bcc，sc，dc，利用计算机分别计算每种结构下体系的能量。
根据可判定dc结构是否能量最低，即是否最稳定。
2.体弹性模量材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。
弹性模量是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称，包括杨氏模量、剪切模量、体积模量等。
在弹性变形范围内,物体的体应力与相应体应变之比的绝对值称为体弹模量。
表达式为：E为单个原子的结合能，M为单位晶胞内的原子数。
晶胞体积可以表示为，那么根据实验第一部分算出的平衡晶格常数，以及能量与晶格间距的函数关系，可以求得对应晶格类型的体积模量。
并与现有数据进行对比。
三、实验过程（1）将share文件夹里面的md_1文件拷贝到本地：$cp□-r□share/md_1□.（2）进入md_1文件，之后进入1_lattice文件$cd 口md_1$cd 口1_lattice（3）查看输入脚本文件in.diamond，理解每一行语句测含义及用法$gedit口in.diamond（4）使用命令使远程计算机上的lammps运行in.diamond文件，得到不同晶格常数下的能量以及最终得到的图像文件$lmp口-i口in.diamond（5）用gnuplot画出能量和晶格常数的关系图。
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4.使用LST/QST/CG方法计算过渡态结构
a.Calculation,setup选项卡，Task改为TS Search。
more中确保Search protocol设置为Complete LST/QST,Quality设置为Medium
b.Job control选项卡，确保Automatic未被选中，输入TS作为Job description。
点击run
第二部分：实验调试与结果分析
三、调试过程（包括调试方法描述、实验数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等）
1.建立气体H2模型。
为使缩放过程明显，将H-H键长设为0.8埃
Calculation中设置如下，模拟结构中原子在计算力影响下的移动
2.建立Pd(111)表面模型，真空厚度为7.00埃
3.将a=0.56, b=0.47, c=0.70的H1和a=0.47, b=0.56, c=0.70的H2原子到reactants中Pd表面。
后束缚全部的Pd原子。
4.在products中改变两个H原子的坐标，并使每个H原子键合一个Pd原子再使用CASTEP|Calculation优化几何结构，设置截图如下
对reactants执行相同优化。
优化后两个原子文档如下
5.对products和reactants的优化结构中的原子进行配对。
可见开始时0个原子被配对，8个原子未配对
Auto Find后对对应的原子set match, 使两个文档中所有原子配对
配对后Preview,事先确保number of frame值为10，得reactants-products.xtd轨迹文件6.使用LST/QST/CG方法计算过渡态结构。
设置截图如下
得TS.xsd文档。
对此文档进行Analysis,选择Energy evolution,点击view, 得TS.xtd及TS TSSeaarch.xcd图表文件。
点击图上不同点可查看轨迹文件中相应结构
四、实验结果及分析（包括结果描述、实验现象分析、影响因素讨论、综合分析和结论等）
1.在TS.CASTEP中搜索Transition State Found,结果如下：
得（1）反应能量：0.06565eV
（2）来自反应物的能垒：0.03465eV
（3）来自产物的能垒：-0.03100eV
2.点击TS Search图中不同点，可在TS.xtd中查看相应结构
通过TS Search亦可得出反应活化能（起始点至反应峰顶）：
E a=-4815.97-（-4819.59）=3.62eV
五．思考题
1.反应势垒是什么？
答：物质在发生化学反应时，需要先破坏原有的化学键，这样就需要一定的能量，这个能量称之为化学势垒
2.研究和了解反应的过渡态有什么意义？
反应的过渡态：在反应物相互接近的反应进程中，出现一个能量比反应物与生成物均高的势能最高点，此势能最高点相对应的结构称为过渡态。
过渡态被认为是化学反应路径中所要经历的一个中间结构，极不稳定。
意义：研究和了解反应的过渡态可以认识化学反应的速率与分子结构的关系，可以形象了解基元反应的进程，，可以了解一个化学反应的进行过程。