异质材料连接，尤其是金属和玻璃，广泛应用在各种工业产品上。超快激光焊接异质材料是一种快速、清洁和非接触的新技术，近年来得到了广泛研究。采用分子动力学方法对飞秒激光作用铝和石英玻璃界面进行了理论模拟研究，模拟根据石英玻璃的熔点和弹性常数，构建了石英玻璃的Lennard-Jones（LJ）相互作用势函数。根据铝-石英玻璃之间的黏附功，建立了铝-石英玻璃之间的LJ相互作用势函数，从而在保持宏观特性的同时简化和加速模拟过程。采用耦合到分子动力学的双温模型对飞秒激光作用铝和石英玻璃界面进行了小规模分子动力学模拟。飞秒激光辐照后，焊接区局部瞬时温度高达10000 K，应力高达20 GPa，出现铝原子向石英玻璃一侧扩散移动的现象。铝和石英玻璃的混合区由于高温粒子的持续碰撞而不断扩大，同时两种材料的混合区域中心向石英玻璃一侧移动，在微观上揭示了飞秒激光作用铝-石英玻璃界面皮秒时间尺度的分子动力学演化过程，为飞秒激光焊接异质材料提供理论基础。

在课题组前期建立的计算双核分子体系解析势能函数的代数能量自洽法（algebraic energy consistent method, AECM）的基础上, 引入了经改进得到的精确研究双核分子完全振动能谱的变分代数法（variational algebraic method, VAM）, 获得了计算双核分子体系精确解析势能函数的变分代数能量自洽法(variational algebraic energy consistent method, VAECM)。 基于有限的精确实验振动能谱数据, 利用VAECM方法研究了Li2分子13Δg, 33Σ+g, 13Σ－g和b3Πu等4个电子态的完全振动能谱和解析势能函数。 获得了各电子态包含高阶的振动光谱常数、 完全振动能谱、 振动力常数fn和势能展开系数an, 并通过可调变分参数λ最终确定了VAECM解析势能函数的具体表达形式。 计算结果与其他方法的研究结果进行了比较, VAECM方法获得的振动能谱数据和势能解析表达形式能更好地描述这些电子态在渐近区和离解区的物理行为, 消除了利用前期AECM方法研究这些电子态在离解区出现的非物理势垒现象。

用分子动力学方法模拟飞秒激光在氩气（Ar）环境中烧蚀金属铝（Al）靶时，需要考虑氩原子和铝原子的相互作用。组合连接短程和长程2种势能函数，得到了Ar-Al相互作用的势能函数，并利用该相互作用势给出了相应小体系和小尺度下飞秒激光烧蚀的分子动力学模拟结果。该模型在Ar、Al原子距离较近时使用Ziegler-Biersack-Littmark(ZBL)势能函数，距离较远时使用Lennard-Jones(LJ)势能函数，中间距离则使用二次多项式函数。LJ势能函数的参数通过对Ar-Al结合能的拟合获得。将此Ar-Al相互作用势能函数用于氩气环境中飞秒激光烧蚀固体铝的分子动力学模拟，得到了皮秒量级时间延迟下的烧蚀动态图像和此过程中氩气温度、密度的演化规律。

在遥感图像的众多分割方法中，高斯混合模型(GMM)是一种常用的图像建模方法。提出了高斯-瑞利混合模型(GRMM)可能更适合对遥感图像建模。介绍了传统高斯混合模型和高斯-瑞利混合模型的区别。比较了这两种混合模型对图像建模的结果，并用数据说明高斯-瑞利混合模型拟合图像的像素分布误差更小。采用最大熵方法确定图像的最佳分类数，采用马尔可夫随机场(MRF)方法及新的势能函数完成图像的分割，采用迭代条件模型(ICM)完成分割过程中的最大后验概率计算问题。在实验中采用了3幅遥感图像，实验过程中比较了各个图像运用高斯混合模型和高斯-瑞利混合模型的分割和拟合结果，分别通过数据和分割结果体现了该分割方法的效果。

首先根据群论及原子分子反应静力学的相关知识, 推导了SiH+分子离子基态X1Σ+的电子态和合理的离解极限。 然后采用Gaussian 09 程序包中优选出的QCISD(T)方法结合cc-pVQZ基组, 对SiH+分子离子基态结构进行了优化计算。 运用相同方法对SiH+分子离子基态进行了单点势能扫描, 分别采用9参数Murrell-Sorbie函数及Murrell-Sorbie+c6函数进行了非线性最小二乘拟合, 首次得到了SiH+分子离子基态的势能函数和相应的光谱常数ωe, ωexe, Be, αe。 计算结果表明, 利用9参数Murrell-Sorbie函数计算所得的光谱常数与实验光谱数据吻合得更好, 相对误差分别为0.13%, 3.07%, 0.38%, 5.25%以及0.52%, 这些数据均说明9参数Murrell-Sorbie势能函数能更好地描述SiH+分子离子基态的性质, 拟合所得势能曲线准确地再现了其离解能和平衡结构特征。 通过求解双原子分子核运动的径向薛定谔方程, 首次报道了SiH+分子离子基态在J=0时的振动能级、 转动惯量和六个离心畸变常数。 为实验上找到对应的跃迁提供了理论依据。

提出了一种构造解析势能函数的新方法, 由此得到了一种既适用于中性双原子分子又适用于带电双原子分子离子的解析势能函数。 本文用八种基本类型的双原子分子——同核中性基态双原子分子Na2-X1Σ+g, 同核中性激发态双原子分子C2-A1Πu, 同核带电基态双原子分子离子He+2-X2Σ+u, 同核带电激发态双原子分子离子N+2-B2Σ+u, 异核中性基态双原子分子NaLi-X1Σ+g, 异核中性激发态双原子分子BH-B1Σ+, 异核带电基态双原子分子离子(BC)--X3Π, 异核带电激发态双原子分子离子(CS)+-A2Π等共21个算例对势能函数进行了验证并与RKR (Rydberg-Klein-Rees)实验数据进行了比较, 计算结果与RKR数据符合很好。

本文使用完全活性空间自洽场/多组态相互作用 (CAS SCF/MRCI)理论, 以cc-pVDZ 为基组，计算了NO分子基态(X2Π)和激发态 (a4П and B2П)的平衡结构和单点能扫描曲线.采用最小二乘法拟合了Murrell-Sorbie函数, 得到了NO分子的解析势能曲线，并利用Rydberg-Klein-Rees方法，计算得到的NO分子相应态的谐振频率和其它的光谱数据(ωe、αe、ωeχe、 βe)与实验值十分一致，和其它理论计算方法进行比较，发现该方法有更好的准确性. 以得到的解析势能函数为基础, 求解NO分子核运动的一维径向Schrdinger方程, 获得了更高振动态的振动能级.

The potential energy curves (PECs) of BO molecule, including \sum+ and \prod symmetries with doublet spin multiplicities, are obtained employing multi-reference configuration interaction (MRCI) method and Dunning’s correlation consistent basis sets. The analytical potential energy functions (APEFs) are fitted using the Murrell-Sorbie (MS) function and the least square method. Based on the PECs, the spectroscopic constants of the states have been determined and compared with the theoretical and experimental results available to affirm the accuracy and liability of the calculations. The root-mean-square (RMS) errors between the fitted results and the ab initio values are too little in comparison with the chemical accuracy (349.755 cm-1. It is shown that the present APEFs are accurate and can display the interaction between the atoms well. The present APEFs can be used to construct more complicated APEF or do some dynamic investigations.

本文利用相对论有效原子实势(RECP)和密度泛函(B3PW91)的方法对ScH+和ScH2+分子离子的结构进行了优化,得到了它们的平衡几何构型和谐振频率.采用最小二乘法拟合出ScH+分子离子的Murrell-Sorbie势能函数,在此基础上,推导出光谱数据和力常数,并通过多体展式理论导出ScH2+分子离子的势能函数,其等值势能面图准确地再现了ScH<,2<+分子离子的结构特征和离解能,由此讨论了反映势能面的静态特征,并利用杂化轨道理论解释了ScH2+分子离子的结构.

选用OCSD(T)/Aug-cc-PV5Z方法,对CH分子基态的平衡几何进行了优化计算,得到了对应的计算结果.运用含微扰的二次组态相关方法,选用CC-PV5Z基组对CH2分子的基态平衡几何进行了优化计算,得到的结果是:该分子的基态结构为C2v构型,电子态为X3B1,平衡核间距RCH=0.10769nm,键角∠HCH=133.707°,离解能De=5.3277eV,基态振动频率ν1(a1)=1094.24cm-1,ν2(a1)=3144.91cm-1,ν3(b2)=3373.63cm-1.采用多体项展式理论推导了CH2分子基态的解析势能函数,其等值势能图准确再现了CH2分子的结构特征及其势阱深度与位置.在分析讨论势能面的静态特征时,得到了CH+H→CH2反应中存在的两个对称鞍点,其活化能为0.13124kJ/mol.