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cheerian

铜虫 (正式写手)

[交流] 【求助】如何分析非晶材料的键角分布

如题!BOND ANGLE DISTRIBUTION

[ Last edited by hslining on 2009-9-10 at 16:52 ]
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hslining

木虫 (正式写手)


小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖交流
从原子间的相互作用以及其他约束条件出发,通过建造模型的方法得出某种可能的原子排列情况。非晶态材料的各种性质,是由它的微观结构(包括原子结构和电子结构)决定的。目前对非晶态材料的电子结构了解很少,讨论其结构常以原子结构为主。非晶态结构的主要特点,是长程无序、短程有序(见无序体系)。由于至今尚无任何技术可以准确测定,所以,利用结构模型是研究非晶态结构的一个重要方法。从模型可以得出各原子中心的坐标,分析原子分布的几何特征,讨论其各种物理性能。将从模型推算出的材料性质与实验观测的结果进行比较。径向分布函数F(r)表示以某个原子为中心,距离它r远处单位厚度壳层中原子数的统计平均值,即
F(r)=4πr2ρ(r),式中ρ(r)是原子的数密度。有时也用双体分布函数描述原子的分布,双体分布函数g(r)是以某一原子的坐标作原点,距离它r远处找到另一个原子的几率

式中ρo=N/V是平均数密度,N代表体积V中的总原子数。各种状态的g(r)示意图如图1所示。
  
现在常用的非晶态结构模型有以下几种。
  微晶模型  认为非晶态材料的短程序与同成分的晶态材料相同,即非晶态是由极微小的晶粒组成的,晶粒大小约为十几埃至几十埃,各晶粒的取向的分布是散乱的。各种非晶态材料都可以采用这种模型。它可以定性地解释非晶态材料的一些性质,如非晶态材料的密度常与晶态相近,衍射图形成弥散的环。但是根据这种模型计算得到的F(r)或g(r)常与实验符合得不很好,晶粒间界处原子的分布情况也不清楚。
  与微晶模型近似的还有聚集团模型。各个聚集团有几十个原子,有与晶体结构不同的短程序。聚集团不能像晶体元胞那样连续填充空间,而是靠无规排列的原子相连接。
  硬球无规密集排列模型  1959年[url=:linkredwin('J.D.伯尔纳');]J.D.伯尔纳[/url]用等径钢球的堆积来模拟液体的结构。后来M.H.科恩等提出这样得到的模型适于描述非晶态金属的结构。建造这种模型时,把钢球装入器壁不规则或柔软的容器中,加以振动或挤压使之密集,将球粘结后再逐个剥下,测出各球心的坐标,就可以得出径向分布函数和密度等数据。这些结果与实验符合得较好。
  伯尔纳认为这种模型可以看作是由五种多面体组成的,一般称之为伯尔纳多面体(图2)。分析模型中各种多面体的数量,知四面体有73%,而八面体很少,其余几种多面体有近似为五边形的面。这些分析可以部分说明一些非晶态金属结构的特征。
  
1972年C.H.本涅脱用电子计算机建造硬球无规密集排列模型。结果是存储在计算机内的一组球心坐标,当判据选择合适时,所得的径向分布函数与手工建造的模型很相近。利用计算机还可以模拟原子间的互作用,使硬球模型“松弛”。这样可以使模型的径向分布函数与实验符合得更好。
  连续无规排列模型  这种模型用一些细棒将代表原子的球连接起来,与每个球相连的细棒数等于球所代表的原子的价键数,细棒长度表示键长,细棒间的夹角表示键角。球和细棒组成的网格应能连续地填充空间,且不应出现晶态的长程周期性。模型内部应没有或只有很少数一头没有与球相连的细棒(悬挂键),应力要小。这种模型常用来模拟靠共价键结合的非晶态半导体、氧化物玻璃等材料。所得的径向分布函数一般与实验符合较好。这种模型也可以用计算机建造,所得结果基本上与手工模型一致。
  冻结气体模型  电子计算机可以按照蒙特-卡罗法或分子动力学法模拟多原子体系,考察原子的分布状况,计算出径向分布函数。在高密度下,可以认为它是对非晶态固体结构的模拟。它模拟的是原子无规运动的瞬时情况,所以称为冻结气体模型。对于快速冷却得到的非晶态金属结构,这种模拟更直观、更合理。当密度、温度等参量选择恰当时,所得的径向分布函数与实验符合得相当好。但是受计算时间等条件限制,一般只能作数十至数百个原子的模型。
  通过对模型的考察和非晶态结构测定技术,人们已经对非晶态结构的主要特征和概貌有了初步的了解。但是对非晶态结构细节的描述、各类的差别等方面还有大量工作要做。
2楼2009-07-15 07:09:55
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cheerian

铜虫 (正式写手)

谢谢版主!
可是这个俺知道点,二体关联(vmd可以做到),我现在的问题是三体,键角的分布如何得到,谢谢!
3楼2009-07-15 20:38:39
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cheerian

铜虫 (正式写手)

谢谢版主!
可是这个俺知道点,二体关联(vmd可以做到),我现在的问题是三体,键角的分布如何得到,谢谢!
4楼2009-07-15 20:39:40
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wuchenwf

荣誉版主 (职业作家)

貌似和几体关联没太大关系,自己编个小程序即可。用平面几何的那些东西,求出角的cos值,然后一统记就可以。你可以找一个做模拟的人要一个程序。
5楼2009-08-05 22:59:46
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liugang66

铁杆木虫 (职业作家)

小鸟伯德


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引用回帖:
Originally posted by hslining at 2009-7-15 07:09:
从原子间的相互作用以及其他约束条件出发,通过建造模型的方法得出某种可能的原子排列情况。非晶态材料的各种性质,是由它的微观结构(包括原子结构和电子结构)决定的。目前对非晶态材料的电子结构了解很少,讨论 ...

学习了
有梦就有力量,有心就会成功!
6楼2009-08-05 23:01:39
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