利用Nd:YAG激光器(1.06 μm,10 ns)与激光推进中可能应用到的工质材料(LY12铝、H62铜、45#钢、石墨、PVC、聚甲醛)相互作用,记录了铝和铜等离子体的发射光谱,研究了它们随空间的演化和随功率密度的变化.在局部热平衡假定下,由特征谱线的相对强度得到了二者的电子温度以及铝等离子体的电子密度和电离度,以及随激光功率密度的变化和空间演化规律.同时利用相机B门拍摄到六种材料的烧蚀喷出物照片,并做了分析.

利用原子电性距离矢量(Atomic Electro-negativity Distance Vector,AEDV)和原子杂化状态指数(Atomic Hybridization State Index,AHSI)对203个甾族化合物中4434个碳原子进行结构表征并与其核磁共振碳谱(13CNMR)建立多元线性定量结构波谱相关(QSSR)模型,同时运用逐步回归结合统计检测对模型变量进行筛选,最后采用内部及外部双重验证的办法对所得模型稳定性能进行深入分析和检验,建模计算值、留一法(leave-one-out,LOO)交互校验(cross-validation,CV)预测值和外部样本预测值的复相关系数(R)分别为0.9574、0.9571和0.9537.其结果表明,AEDV,AHSI与13CNMR谱化学位移显著相关.

根据密度泛函理论,用自洽迭代的方法求解二维方形量子点中有杂质时电子(N=1～12)的薛定谔方程,对绝对零度情况下处于基态电子的总能量进行了数值计算,并讨论了杂质对量子点中电子基态能量的影响,得出了方形量子点中多电子系统基态的一些性质.

在不锈钢基体上采用离子束混合技术及电子束处理方法进行Mo薄膜沉积,沉积后的试样再进行氢离子注入.分别对氢离子注入前后的样品进行500～4000波数范围内IR分析,研究了氢离子辐照前后涂层的红外光谱振动吸收峰的变化,对Mo涂层的抗氢机理进行了探讨.

X射线衍射线形与晶体材料的微观结构密切相关.在晶粒尺寸衍射线形和微应变衍射线形可由Voigt函数近似描述的前提下,本文较详细地论述了由X射线衍射线形分析获取晶粒尺寸和位错等微观结构信息的方法.采用这种方法,对乙二醇还原法制备的Pt/C催化剂进行了X射线衍射线形分析.样品晶粒尺寸分布的对数正态均值为0.95 nm,对数正态方差为0.37.X射线衍射线形分析所得晶粒尺寸分布与透射电镜的测试结果符合较好.对样品的衍射线形积分宽度进行细致的比较,发现存在各向异性展宽现象.如果衍射线的各向异性展宽主要是由伯格斯矢量为1/2〈110〉的位错引起,可进一步计算位错密度值.结果表明,位错组态无论是螺型位错还是刃型位错,位错密度值的量级均约为1015/m2.

用密度泛函理论的B3LYP方法和二次组态相互作用(QCISD(T))方法,选择6-31G(d,p)、6-311++G(2df,2pd)、6-311++G(3df,3pd)、cc-PVTZ、AUG-cc-PVTZ基组,优化计算了AlC和SiC分子基态的能量,平衡结构,谐振频率.根据原子分子反应静力学原理,导出了AlC和SiC分子基态的合理离解极限和离解能.通过优化计算结果和实验数据的对比,选择QCISD(T)/6-311++G(3df,3pd)方法对AlC和SiC分子基态的势能面进行了单点能扫描.采用最小二乘法拟合得到了AlC和SiC分子基态的Murell-Sorbie势能函数.同时计算了光谱参数(Be,αe,ωe,ωexe)和力常数(f2,f3,f4),并与实验结果进行比较.结果表明,计算结果与实验数据吻合的较好.

文章从激光等离子体相互作用的非线性薛定谔方程出发,理论研究了飞秒强激光脉冲在等离子体中的自压缩行为.结果表明在一定范围内随着激光脉冲宽度、激光强度的增大以及等离子体密度的减小,飞秒强激光脉冲在等离子体中传播的自压缩现象越明显.另外通过适当设定参量得到了近似稳定传播的基孤子.

提出一种计算多肽中N-H…O=C分子内氢键键能的新方法.并将新方法应用于计算甘氨酸和丙氨酸二肽、三肽中N-H…O=C分子内氢键键能.利用密度泛函理论B3LYP/6-31G(d)方法优化几何构型和计算频率.对全部结构计算MP2/6-311++G(3df,2p)水平上的单点能量.结果表明:在甘氨酸二肽中氢键键能为-6.38 kcal/mol,在丙氨酸二肽中氢键键能为-7.09、-6.25 kcal/mol;在甘氨酸三肽中氢键键能为-5.62 kcal/mol,在丙氨酸三肽中氢键键能为-5.37,-5.74 kcal/mol.

通过函数变换和扩展Jacobi椭圆函数展开法,利用吴消元法,借助符号运算软件Maple,得到非线性Schr(o)inger方程丰富的包络形式精确解,特别是由两个Jacobi椭圆函数表示的精确解.当模数m→1或m→0时,一部分解退化为双曲函数或三角函数表示的解,F-展开法和扩展的F-展开法得到的精确解是本文结果的特例.envelope solutions of nonlinear Schr(o)inger equation

本文采用立方晶粒结构模型研究了晶粒间界相对纳米硬磁材料各向异性和矫顽力的影响.结果表明:晶粒间界相减弱了交换耦合作用.当晶粒尺寸D为定值时,随着晶粒间界相厚度d的增加,晶粒平均各向异性单调增加,而材料的有效各向异性Keff、矫顽力单调减小.我们计算的矫顽力随晶粒尺寸的变化与相关理论和实验结果基本一致.

在共面非对称几何条件下,利用双势公式解析计算了电子碰撞电离氢原子的三重微分截面.对快电子采用平面波近似,跃迁矩阵元可以表示成两个因子乘积的形式,即结构散射因子和出射道两电子的关联因子.在计算过程中对关联因子采取了最简单的近似,当入射能量为150 eV和54.4 eV时,计算结果与实验结果的符合说明对于这些入射能量该关联近似是有效的;而对于入射能量为27.2 eV时,计算结果与实验结果的较大差异说明这种关联近似是无效的.

在气体样品池条件下,研究了Rb(5PJ)+(He、N2)碰撞能量转移过程.调频半导体激光器稍微调离共振线,激发Rb原子至Rb(5P3/2)态,在不同的He或N2气压下,测量了直接5P3/2→5S1/2荧光和转移5P1/2→5S1/2荧光.对于5PJ与He的碰撞.电子态能量仅能转移为He原子的平动能.在与N2的碰撞中,向分子振转态的转移是重要的.利用速率方程分析,可以得到碰撞转移速率系数,对于He,5P3/2→5S1/2转移速率系数为2.23×10-12 cm3 s-1.对于N2,测量5PJ+He和5PJ+N2二种情况下荧光的相对强度比,利用最小二乘法确定5P3/2→5S1/2转移速率系数为4.38×10-11 cm3 s-1,5PJ态猝灭速率系数为5.45×10-11cm3 s-1.与其他实验结果进行了比较.

采用线性组合算符法和变分法,讨论了极性晶体膜中电子与SO声子耦合强,与LO声子耦合弱的电子-声子相互作用系统的有效质量.得出了束缚极化子的有效质量随膜厚的变化规律.对KCl材料进行数值计算的结果表明,不同支声子与电子相互作用对有效质量的贡献并不相同,而且由于束缚势的存在,使有效质量增大.

本文研究了在两个耦合的量子点和腔QED系统中的双模激子的压缩性质.讨论了不同的初始光场对双模激子的正常压缩与和压缩的影响.计算表明,当初始态光场制备在相干态时,双模激子既不存在正常压缩,也不存在和压缩,这说明双模激子振辐的两个正交分量具有相同的量子涨落;然而,当初始腔场处于压缩真空态时,无论是正常压缩还是和压缩,双模激子振辐的两个正交分量总有一个存在压缩.这意味着量子噪声能被有效的得到抑制.此外,两种情形下的最大压缩都由初始腔场的压缩因子r决定.经过比较,我们还发现双模激子的正常压缩比和压缩大.

本文提出用两个超导量子相干装置在一个单模大失谐腔中制备一个最大纠缠态的新方案,在这个方案里,腔场态处于虚激发,在超导量子相干装置和腔场之间没有信息传递,因此对腔的品质要求大大减低.

研究了存在Kerr介质时依赖强度耦合单模压缩真空场与耦合双原子非共振相互作用系统中光子的统计性质,运用数值方法讨论了系统参数对光子统计性质的影响.结果表明:Kerr介质、失谐量、原子间相互作用、光场初始压缩因子和原子的初始状态对光子的统计性质有较大的影响.

应用线性组合算符和幺正变换方法,研究磁场和耦合强度对极化子有效质量和平均声子数的影响.数值计算表明:极化子的有效质量随耦合强度的增加而增加,这是由于耦合强度增加时,电子与晶格振动之间的相互作用增加所致;而磁场强度增加时,有效质量是先增加,达到一个极大值后,再逐渐减少,出现共振现象.平均声子数随耦合强度的增加而增加,当磁场强度大于共振时的磁场强度时,随磁场强度的增加而减少,反之,结论相反.

采用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-311+G(d)水平上,对NamSi7-m(m≤6)团簇的最低能量结构和电子性质进行了研究.结果表明:m≤4时,团簇的稳定结构倾向于Na原子附着在带负电的Si7-m结构的不同位置上,Na原子成分较多时(m≥4)混合团簇的稳定几何结构发生较大的变化,且团簇中Nam的结构与单一的Nam团簇的稳定结构不同;自然电荷布居分析表明,电荷从Na原子转移到Si原子;随着Na原子成分的增加,团簇越来越容易失去电子,且团簇的稳定性也随之减弱;随着m的增加能隙出现振荡,其中NasSi2的能隙最小,化学活性最强,Na2Si5的能隙最大,化学活性最弱.

采用量子化学HF,B3LYP和MP2方法,选用6-31G*,6-311G*,cc-pVDZ和cc-pVTZ基组,对P6团簇的8种异构体进行了优化,并对它们的几何构型、稳定性、电子结构和振动频率进行了讨论,比较P6团簇各种异构体的稳定性以及导电性.研究表明:根据异构体的相对能量,P6异构体最稳定的构型c具有C2v对称性,而最不稳定的构型h具有D3h对称性,不同方法和基组所得到的稳定性大小基本一致,并且得到结构g的导电性最好.

基于经典轨迹法研究了碳化硅合成反应C(3Pg)+SiO(X1∑+,V=0,1;J=0)→SiC(X1∑+)+O(3Pg)的动力学.该反应存在阈能,反应截面均存在一个极大值和最佳反应能量.当SiO(X1∑+)分别处于V=0、J=0和V=1、J=0状态时,反应阈能分别约为1.2552×103 kJ·mol-1和1.1297×103 kJ·mol-1,反应截面极大值分别为5.3742×10-3 nm2和5.1824×10-3 nm2,而最佳初始碰撞能Et(theOptimal Initial Collision Translation Energy)分别为3.3472×103 kJ·mol-1和3.7656×103 kJ·mol-1.在SiC的最佳产率区(即最佳反应能区),通过反应物的振动激发并不能使SiC产率明显提高,因此基态下SiC合成反应的最佳能区即为该反应的最佳产率区.

基于Hartree-Fock方法和多标度方法,我们考察了具有格点各向异性的一维铁磁链中的量子孤子和内禀局域模,量子磁振子的波函数由量子包络孤子来描述.在布里渊区边界,量子包络孤子变成了量子内禀局域模,它的量子本征频率在简谐波带的顶部上方,量子磁振子主要集中在中心位置j=j0的附近.

应用经典李群理论考虑了描述非平面冲击波形成和衰减现象的(1+1)维变系数Burgers方程,得到该方程的群分类及相应的对称.对于某些具体形式的色散项系数a(t)和非线性项系数b(t),给出了对应方程的对称约化及相似解.本文在已有基础上给出了方程新的显式解.这些解对于研究某些复杂的物理现象,以及验证数值求解法则的可行性有重要的意义.

利用分子轨道理论,结合一个新的模型势,我们给出了里德堡NO分子中激发态电子所受到的作用势的解析表达式.利用分子的闭合轨道理论和分区自洽的迭代方法,首次从理论上计算了NO分子在强磁场中的回归谱.通过和A.Matzkn等人给出的NO分子在强磁场中的实验谱的比较,表明我们的计算是正确的.

求出了一维反铁磁链中双亚格点模型的孤子解,并求出了孤子宽度、峰值、静止能量和有效质量.在al=b+l和al=-b+l两种情况下求方程的精确解.

利用Dirac-Slater相对论自洽场理论研究了原子中电子的相对论波函数,说明了其主要特征:电子相对论波函数大小分量的变化趋势不完全"同步",即核外电子的分布没有严格的零几率点;通常电子相对论波函数的大小分量相差非常悬殊,但当束缚电子波函数的空间压缩较为严重、或自由电子的动能较大时,其相对论波函数的小分量的相对值就会增大,并在此基础上分析了束缚电子与自由电子波函数的主要异同点.

本文基于原子分子反应静力学证明甲硅烷SiH4的分解方式Ⅱ是对称性允许的,而分解方Ⅰ是对称性不许可的.

本文应用拉普拉斯变换得到了三维各向同性谐振子波函数边界的精确解,同时,利用同种方法还得到了利用产生算符和湮灭算符表达的该波函数的递推关系.

本文讨论了在双Λ型原子系统中制备相干叠加态的方法:一个Λ型系统通过控制激光而另一个Λ型系统采用部分受激拉曼绝热通道的方法.在理论上分析了产生任意相干叠加态的可能性并且讨论了透热系统在产生相干叠加态过程中的重要性.研究表明,没有透热过程是不可能制备出任意的叠加态.应用数值方法验证理论分析是正确,并且指出任意叠加态的产生只与控制脉冲的时间延迟有关.

对蓝宝石Al2O3晶体在高压下的热传导系数这一在的理论和实验仍处于探索中的问题,本文从较严格的固体理论出发,考虑到晶格声子的最小平均自由程、Debye温度、Gruneisen参数以及冲击温度在冲击压缩状态下的变化,进而对在高压实验中最常用的窗口材料蓝宝石Al2O3晶体的导热系数进行了理论分析,计算结果较好解释了实验结果.

利用全量子理论,研究了Kerr介质中单模光场与v型三能级原子依赖强度耦合的相互作用系统中光场的压缩效应.采用数值计算的方法讨论了Kerr介质与辐射场的耦合系数x和初始场平均光子数对光场压缩的影响.结果表明:Kerr效应对光场的压缩起着不同程度的减弱作用,适当大小的初始场平均光子数有利于光场的压缩.

采用量子化学从头算方法在HF/6-31G(d)水平上对氯磺隆、甲嘧磺隆和氟嘧磺隆三种典型的磺酰脲类除草剂在酸性和中性条件下水解反应的机理进行理论研究,分别优化了各反应途径中反应物、过渡态、中间体以及产物的几何构型,并通过振动分析确定反应的过渡态和中间体的真实性.同时,在B3LYP/6-31G(d)水平上计算各驻点的单点能,以及溶剂效应对水解反应的影响.从能量上看,酸性条件更有利于水解反应的进行,与实验结果较为吻合.

利用原子分子反应静力学原理推导出了MnHn(n=0,+1,+2)的基态电子状态及其离解极限.对H原子采用6-311++G**基组,对Mn原子采用SVP全电子基组,用B3LYP方法计算了它们的平衡几何,电子状态,在此基础上分别计算了MnH,MnH+1的Murrell-Sorbie解析势能函数和MnH+2的解析势能函数及其对应的力常数,光谱参数,理论计算值与文献值较好地吻合.计算表明MnH+的势能曲线具有对应于稳定平衡结构的极小点,说明MnH+可稳定存在.而由于MnH2+离子的离解能较小,其稳定性较差.

在自旋轨道劈裂阵模型下,考虑组态间的耦合,计算出类铜钽激光等离子体的跃迁组态的波长和对应的波数,通过组态平均分析了其自电离与辐射跃迁特性,得出相关的自电离系数和辐射衰减系数,这些参数为分析高离化钽激光等离子体的双电子复合过程提供了重要的理论依据.

本文研究了具有不同耦合系数的两个二能级原子与双模腔场相互作用系统中原子偶极振幅平方压缩随时间的演化规律.并讨论了两个原子与双模腔场的相对耦合常数(R=g1/g2)和腔场的初态对原子偶极振幅平方压缩的影响.

利用平面波赝势密度泛函方法,结合广义梯度近似,对纤维锌矿GaN的结构和热力学性质进行了计算,发现纤维锌矿结构GaN的最稳定的结构对应的结构参数为:u=0.3769,c/a=1.628,a=3.204(A),and c=5.216(A),所得结果与实验和其他理论的结果相符.通过准谐德拜模型,我们还成功得到了w-GaN的相对体积、热膨胀系数、热容和德拜温度等热力学量.

研究了非匀强磁场中各向异性Heisenberg XY链的基态纠缠和热纠缠.结果表明对双量子位情形,纠缠与格点间耦合常数J、外部磁场B、各向异性参数γ和b的正负无关.对绝对零度情形,我们给出了纠缠C的解析表达式,并指出临界磁场Bc随磁场各向异性参数b的增大而增大.对有限温度情形,我们给出了γ=0时C的解析表达式和γ≠0时的数值模拟结果,结果发现引进非匀强磁场可以使纠缠在某些区域明显增大;同时我们还指出当γ=0时,纠缠存在的临界温度Tc仅是b的增函数,而当γ≠0时,它却由B和b共同决定.

研究了Kerr介质腔中非线性J-C模型的辐射谱.导出了双模初始光场处于任意量子态时辐射谱的计算公式,给出了光场处于数态、相干态和压缩真空态时的数值结果,讨论了Kerr效应和初始场强对辐射谱的影响.发现在光子数态的情况下,Kerr效应使低频峰增强、高频峰减弱,并使各峰向右移动.在初始腔场为较强的相干态时,原子辐射谱明显地分成两个拱形的梳状峰群,Kerr效应的增强使左侧峰群增高,右侧的边峰受到抑制.在压缩真空态情况下,边带峰只出现在中心频率双峰的左侧,随Kerr效应和初始场的增强,边峰个数也随之增多.无论哪种情况都破坏谱结构的对称性,在强场条件下Kerr效应的影响更加显著.

利用完全对角化方法和强场耦合方案,采用半自洽场(semi-SCF)自由Ni2+的d轨道模型,点电荷-偶极子模型和Ni2+-6X-(X=F,Cl,Br,I)络合物的μ-κ-α模型研究,建立了含有过渡族金属离子的晶体的局域结构与吸收光谱和顺磁g因子之间的定量关系,对RbNiCl3晶体的局域结构,吸收光谱和顺磁g因子作出了统一解释,所得理论计算结果与实验值符合得很好.这对进一步研究掺杂顺磁离子晶体的结构,光学,磁学,热学,电子顺磁共振参量,高压,精细结构等性质和了解晶体的结构信息提供了一种可行的方法.

由弱磁场中弱相互作用费米气体的配分函数,导出有限粒子数条件下系统的配分函数G(β,N+).在此基础上,运用统计平均方法求解有限粒子数弱相互作用费米气体热力学量的解析表达式,给出各种温度条件下的热力学性质.研究结果表明,有限粒子数效应使各个热力学量都产生了一个修正项,除温度趋于0外,粒子数对化学势的修正项有直接影响,对内能和热容量的修正项并不产生直接影响.并且有限粒子数效应总是降低化学势,从而使化学势的0点向低温漂移,粒子数增大,会削弱这种效应,粒子间的相互排斥会加强这种效应.

在密度泛函理论的基础上,利用B3LYP/6-31G(d)的方法计算得到了氨团簇(NH3)n(n=2～8)的最稳定构型,并对它们的红外振动光谱进行了理论计算和研究.结果表明氨团簇(NH3)n(n=2～8)的红外振动光谱按团簇分子的振动类型分主要分布在Ⅰ(0～1000 cn-1)、Ⅱ(1000～1500 cm-1)、Ⅲ(1500～3000 cm-1)和Ⅳ(3000～4000 cm-1)四个区域;除n=2外,最强峰都出现在Ⅳ区域,并且随着团簇尺寸的增大,最强峰的强度有所增加,位置也出现明显的红移.

提出利用绝热过程实现远距离量子纠缠的方案.Λ型原子和经典场、单模腔场发生相互作用,系统的绝热演化在暗态中进行.利用这种绝热演化进行远距离原子、腔场纠缠,可有效地抑制原子的自发辐射噪声.