摘要：使用第一原理计算方法研究了Ti合金中3d合金元素的β稳定效应。其中,特别关注VIIA族和VIII族金属Mn,Fe,Co和Ni。计算结果表明,虽然Cr,Mn,Fe,Co和Ni的Pauling价电子相同,但是Mn,Fe和Co的β稳定效应强于Cr和Ni。发现电子因素是这些金属元素产生不同强度的β稳定效应的主要原因,而原子尺寸因素的作用很小。基于计算结果,建议在在设计β-Ti合金的场合,将Mn,Fe和Co的价电子取为6.5,6.6和6.4,以取代常用的Pauling价电子。

摘要：用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-311G*水平上对AlPm和AlPm(m = 2～9)团簇的几何构型,电子结构和振动频率等性质进行了理论研究,给出了一种以Pm团簇作为设计AlPm类结构的母体,考虑在不同位置上结合Al原子的结构,可以较快找到AlPm类团簇基态结构的方法. 通过对基态结构的第一离解能和能量二次差分讨论,得到m为奇数的AlPm团簇比m为偶数的稳定,对基态结构的HOMO-LUMO能隙和绝热电子亲合势的讨论表明,AlP3,AlP5和AlP7团簇结构较稳定.

摘要：为了从理论上阐明材料结构与其特性的关系,应用第一原理方法计算材料的电子状态,可以获得材料的特征参数,从而能够表征、预测甚至设计材料的结构与性能.选择密度泛函理论和基于第一原理的赝势方法,计算得到了Al、Si、BN等的晶格常数、体弹性模量、电子密度分布和能带结构,并介绍了这些基态物理性质在材料科学中成功应用的典型事例.

摘要：与理论计算相结合的材料设计是现代材料科学发展的一个重要方向。基于密度泛函理论的第一性原理,在ZnO非线性电阻的设计与研究领域的应用以及最新研究进展进行了梳理。共分5个方面:1)第一性原计算的背景;2)ZnO晶体及其表面的电子结构;3)ZnO晶体本征缺陷及掺杂的电子结构;4)双晶ZnO晶体界面的电子结构;5)Bi偏析ZnO晶体界面的电子结构,即双肖特基势垒(n-p-n)。随着相关理论和计算方法的发展,以及计算机性能的不断提高,对ZnO非线性电阻的基本电子特性可以通过计算直接获得。我们期望越来越多的这种材料信息学方法成功地应用于材料的实际开发中。

摘要：对计算固体物质晶格振动、研究材料的热力学性质的方法做了简要的探讨。以氧化锆为例,介绍了第一原理线性响应理论计算声子谱和声子态密度的方法,推导出热容、自由能、德拜温度等相关的热力学性质随温度的变化,并计算了氧化锆相变温度。结果表明通过这种方法无需任何实验数据完全从原子、电子层次出发进行材料热力学设计,为设计和研究全新材料体系提供了一个新的途径。

摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理的分子动力学方法系统地计算了温度为300K时CaB6基态的电子结构、态密度和光学性质.能带结构分析表明CaB6属于一种直接带隙半导体;其导带主要由Ca的3d态电子构成,价带主要由B的2p态电子构成,静态介电常数ε_1(0)=7.8,折射率n(0)=2.8,吸收系数最大峰值为4.37×10~5cm^(-1);并利用计算的能带结构和态密度分析了CaB6的介电函数、折射率、反射谱及消光系数等光学性质,研究结果为CaB_6光电材料和核控制材料的设计和应用提供了理论依据.

摘要：分析了美国Sandia国家实验室在核武器研制过程中提出的基于第一原理的安全技术,总结了其技术要点及和常规安全技术的差异、联系,给出了基于第一原理的安全性设计方法的步骤。通过分析基于第一原理的安全技术在水坝、压力容器中的应用,指出应用于核武器安全性设计的第一原理同样适用于民用高危系统。

摘要：综述了近年来常用的计算模拟方法,如第一原理计算,分子动力学和蒙特-卡罗模拟.介绍了应用这些方法在锂离子电池材料和储氢材料等储能材料研究中取得的成果和最新的进展,展望了计算材料学和材料设计学在该领域中的应用前景.

摘要：基于密度泛函理论的第一性原理,建立Al_2O_3和RuO_2晶胞模型,计算了Ru Al合金氧化物Al_2O_3和RuO_2的氧化能,结果显示:Al_2O_3的氧化能为–11.43 e V,RuO_2的氧化能为–2.28 e V,Al_2O_3比RuO_2的结构稳定性更好。通过态密度、Bander电荷密度等分析,发现W合金化提高RuAl抗氧化性能的根本原因是:由于W对O的吸附作用,使W周围的Al-O和Ru-O成键强度降低,Al_2O_3和RuO_2的氧化能减少,从而降低其结构稳定性。其中,Al_2O_3结构稳定性降低更加明显。同时,W合金化可降低RuAl合金体系基体内部的Al_2O_3结构稳定性,阻碍生成内氧化过程的生成条件,减少了垂直于表层界面的Al_2O_3的形成,促使表层界面的横向方向上Al_2O_3氧化层的成长,形成连续性致密的Al_2O_3氧化层,提高Ru Al抗氧化性。

摘要：基于密度泛函理论的第一性原理,通过计算Ru Al合金氧化物Al2O3和Ru O2的氧化能,考察过渡金属元素X(X=W,Mo,、Cr)加入到Ru Al合金后的占位及对氧化物Al2O3和Ru O2的结构稳定性影响。研究表明:经过渡金属元素X合金化后,Al2O3和Ru O2的氧化能均有所增大,增大Al2O3氧化能的顺序为:W>Mo>Cr;增大Ru O2氧化能的顺序为:Mo>Cr>W,且Ru O2氧化能增大幅度大于Al2O3。通过态密度、电荷密度等因素的分析,阐明了W对提高Ru Al抗氧化性能的根本原因是降低了Al-O和Ru-O的共价键特性,增加了Al-O和Ru-O的离子键特性;金属元素X(X=W,Mo,Cr)可阻碍Ru Al金属化合物发生内氧化过程,有利于在Ru Al表面层的横向方向上形成连续性致密的Al2O3氧化层。