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登錄軟凝聚態(tài)物理
關(guān)注創(chuàng)建者:匿名 創(chuàng)建時(shí)間:2026-01-04

軟凝聚態(tài)物理的實(shí)例教程
歡迎彈幕抽獎
第①講:GROMACS建模方法和策略 【5月11日(本周三)20:00】
第②講:GROMACS結(jié)構(gòu)和動力學(xué)分析【5月12日(本周四)20:00】
第③講:GROMACS自由能計(jì)算方法介紹【5月13日(本周五)20:00】
講師:田文得 蘇州大學(xué) 教授
# 美國密西根大學(xué)安娜堡分校化學(xué)工程系訪問學(xué)者
# 主要從事軟凝聚態(tài)物理及交叉領(lǐng)域研究,致力于從微觀到介觀尺度軟物質(zhì)結(jié)構(gòu)和動力學(xué)的表征、物理機(jī)制探索
# 在ChemSocRev、J.Am.Chem.Soc、SoftMatter等雜志發(fā)表論文40余篇
# 主持國家自然科學(xué)基金青年基金一項(xiàng),面上項(xiàng)目二項(xiàng),參與獲得江蘇省自然科學(xué)二等獎
作為2021年超算云播課最受歡迎特邀講師之一,田教授的講座深入淺出,干貨爆滿,實(shí)用性強(qiáng),聽眾反響熱烈。本次田教授再次受邀返場,機(jī)會難得,對GROMACS建模分析技術(shù)感興趣的同學(xué)們這次千萬別錯過!
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展開 【引言】
固體基本有晶體和無序玻璃態(tài)兩種。長期以來,它們被當(dāng)做兩個獨(dú)立的領(lǐng)域分別地研究。晶體往往以多晶的形式存在,即由許多晶格取向不同的晶疇組成。晶疇交界處為無序粒子區(qū)域叫做晶界。隨著晶疇變小,晶界處的無序粒子比例增多。當(dāng)晶界的比列增加到一定程度會對晶體的物理性能產(chǎn)生很大影響而出現(xiàn)許多有趣實(shí)用的性能。平均晶疇直徑小于100納米的多晶也叫納晶,目前超細(xì)納晶直徑有幾納米,即十幾個原子直徑,更加細(xì)小的晶疇往往不穩(wěn)定。 如果晶疇平均直徑小到僅一兩個原子時(shí),顯然是無序固體,即玻璃態(tài)。因此,如何區(qū)分超細(xì)晶疇的多晶和無序的玻璃態(tài)?還是說這個問題意義不大,因?yàn)槎咧g可能并沒有明顯界限,所謂超細(xì)多晶和玻璃態(tài)只是名詞定義問題?多晶-玻璃轉(zhuǎn)變的特征是什么?它是一個連續(xù)過渡還是某一點(diǎn)發(fā)生的急劇轉(zhuǎn)變?這些基礎(chǔ)問題很少被探索甚至被提問,部分原因是超細(xì)多晶不穩(wěn)定,難以制備。
【成果簡介】
近日,來自香港科技大學(xué)物理系張會軍博后和韓一龍教授題為“Compression-Induced Polycrystal-Glass Transition in Binary Crystals” 的相關(guān)研究成果發(fā)表在物理top期刊 Phys. Rev. X 上。作者等人用分子動力學(xué)模擬的方法將軟硬兩種粒子混合組成二元單晶,將其壓縮成多晶,再進(jìn)一步壓縮成玻璃態(tài)。在壓強(qiáng)較低時(shí)(對應(yīng)于堆積密度?較小),兩種粒子尺寸相同所以形成單晶。當(dāng)壓強(qiáng)增加,軟粒子被壓縮變小,由尺寸不匹配引入的缺陷積累導(dǎo)致體系變成多晶,并進(jìn)一步變成無序占主導(dǎo)的玻璃態(tài)。在合適的參數(shù)下,晶疇平均直徑可連續(xù)地減小到一、兩個粒子,這完全涵蓋了多晶-玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變區(qū)間,為首次研究多晶-玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變提供了一個平臺。
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軟凝聚態(tài)物理的最新內(nèi)容
二、最密堆積問題的應(yīng)用場景
堆積問題是研究晶體結(jié)構(gòu)、液體結(jié)構(gòu)、非均勻材料結(jié)構(gòu)等凝聚態(tài)物質(zhì)系統(tǒng)的重要模型。除了單分散顆粒外,多分散顆粒的密堆積在實(shí)際應(yīng)用中更加廣泛。顆粒體系在不同顆粒直徑分散性下會表現(xiàn)出不同的密堆積填料分?jǐn)?shù),這就帶來了顆粒級配問題。
在各類工業(yè)領(lǐng)域,顆粒材料的級配對于產(chǎn)品的性能有著至關(guān)重要的影響。優(yōu)化顆粒級配以達(dá)到緊密堆積,不僅可以提高產(chǎn)品的強(qiáng)度和耐久性,還能顯著降低成本。
在當(dāng)代凝聚態(tài)物理與光學(xué)交叉的前沿研究領(lǐng)域中,連續(xù)譜中的束縛態(tài)(BIC)作為一種反直覺的物理現(xiàn)象,正逐漸成為科學(xué)研究的焦點(diǎn)。從量子力學(xué)和經(jīng)典電動力學(xué)的基礎(chǔ)理論出發(fā),BIC 違背了傳統(tǒng)意義上對束縛態(tài)和連續(xù)態(tài)的認(rèn)知。
依據(jù)麥克斯韋方程組所描述的電磁輻射原理,處于連續(xù)譜中的態(tài)通常會因與輻射場的耦合而發(fā)生能量耗散,進(jìn)而導(dǎo)致態(tài)的衰減。然而,BIC 卻能在連續(xù)譜中穩(wěn)定存在,形成一種獨(dú)特的局域化能量狀態(tài)。
COMPASS:支持對凝聚態(tài)材料進(jìn)行原子水平模擬的強(qiáng)大力場,能夠在廣泛的溫度、壓力范圍內(nèi)預(yù)測孤立體系或凝聚態(tài)體系中各種分子的結(jié)構(gòu)、構(gòu)象、振動及熱物理性質(zhì)。
Amorphous Cell:允許建立無定型系統(tǒng)的代表性模型,并對主要性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測,研究內(nèi)聚能密度、狀態(tài)方程行為等。
Reflex:模擬晶體材料的X光、中子以及電子粉末衍射圖譜,幫助確定晶體結(jié)構(gòu)并解析衍射數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)總結(jié)了團(tuán)隊(duì)關(guān)于氧化石墨烯 2D大分子的單分子構(gòu)象行為、液晶凝聚態(tài)以及宏觀材料的工作進(jìn)展。以單層GO為實(shí)驗(yàn)?zāi)P停偨Y(jié)了構(gòu)象以及構(gòu)象轉(zhuǎn)變的基本原理與規(guī)律,展望了構(gòu)象精確設(shè)計(jì)與控制的發(fā)展方向;提出了一種新的構(gòu)象工程方法學(xué),為典型二維石墨烯的宏觀材料的“加工—結(jié)構(gòu)—性能”提供了系統(tǒng)的思路,用以指導(dǎo)2D聚合物宏觀材料的結(jié)構(gòu)精確設(shè)計(jì)與控制。
通用計(jì)算流體力學(xué)軟件VirtualFlow,具備行業(yè)領(lǐng)先的網(wǎng)格建模與求解技術(shù),和豐富的多相流物理模型及先進(jìn)的相變模型,可模擬單相和多相/多組分物質(zhì)流動、傳熱、界面追蹤、粒子追蹤、相變、水合物反應(yīng)等復(fù)雜問題,可為工業(yè)各行業(yè)用戶提供專業(yè)級流體仿真解決方案。
使用蒙特卡洛方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的采樣,假定3個設(shè)計(jì)變量滿足均值為設(shè)計(jì)值,均方差為設(shè)計(jì)值3.3%的正態(tài)分布。
從圖4統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看,在魯棒性分析中,假人總得分均值略高于設(shè)計(jì)值,如考慮可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)(如6σ設(shè)計(jì)要求),約束系統(tǒng)關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)參數(shù)仍需進(jìn)一步優(yōu)化,以確保假人在物理試驗(yàn)中得分滿足預(yù)設(shè)的星級開發(fā)目標(biāo)。
圖4.
超導(dǎo)限流器是在輸(配)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)能夠?qū)㈦娋W(wǎng)短路電流限制在設(shè)定的安全幅值之下的電力設(shè)備,主要是利用超導(dǎo)體的超導(dǎo)態(tài)、正常態(tài)轉(zhuǎn)變的物理特性,實(shí)現(xiàn)對短路電流的抑制,提高電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。超導(dǎo)限流器具有兩個基本特征:一是在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)呈現(xiàn)出很低的阻抗,不會對輸電質(zhì)量和輸電損耗產(chǎn)生顯著的不利影響;二是在電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)呈現(xiàn)較高的暫態(tài)阻抗,從而達(dá)到抑制短路電流幅值的作用。
物理老化影響主要體現(xiàn)在對分子鏈結(jié)構(gòu)的改變上,取決于不同老化條件對分子結(jié)構(gòu)的影響結(jié)果。例如,在 Tg 以下聚合物非晶區(qū)處于非平衡態(tài),長期低溫處理的物理老化會減少分子鏈的結(jié)構(gòu)無序性及鏈間距,非穩(wěn)定結(jié)構(gòu)逐漸趨向于平衡穩(wěn)定態(tài),沿分子鏈的聲子熱傳遞增強(qiáng)。
熱塑性樹脂由于本身的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)賦予其高韌性,使其復(fù)合材料相對傳統(tǒng)的熱固性復(fù)合材料具有更為優(yōu)異的性能,以及廣闊的應(yīng)用前景。除性能要求外,國內(nèi)外對于航空業(yè)的環(huán)保性提出了更高的要求,歐盟據(jù)此提出了針對性的大型科研計(jì)劃——“清潔天空(Clean Sky)”計(jì)劃,目的在于通過降低能耗和噪聲污染,減小航空運(yùn)輸對環(huán)境的影響。
盡管全無機(jī)SSB實(shí)現(xiàn)循環(huán)和直接正極回收一直具有挑戰(zhàn)性,但看到軟固態(tài)離子導(dǎo)體在制造、使用階段和壽命結(jié)束時(shí)滿足協(xié)同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的令人興奮的前景。