高效全局優(yōu)化算法及其在團(tuán)簇優(yōu)化中的應(yīng)用研究.pdf

1、由于團(tuán)簇特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，近年來逐漸引起了極大的研究興趣。但是由于實驗技術(shù)上的限制，團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確測定一直是困擾科學(xué)家的一個難題。通過計算機模擬的方法得到理論上可能的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，然后再結(jié)合實驗數(shù)據(jù)，便可間接地推導(dǎo)出實驗上無法直接測定的各種團(tuán)簇的幾何構(gòu)型。因此，發(fā)展高效的優(yōu)化算法進(jìn)行團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)預(yù)測具有非常重要的科學(xué)意義。本論文采用本實驗室提出的自適應(yīng)免疫優(yōu)化算法(AIOA)和動態(tài)格點搜索算法(DLS)，對Cn-xSix(n=9，10，1

2、1，x=0-n)以及Ag60-Ag120團(tuán)簇體系進(jìn)行了系統(tǒng)研究。同時，還利用AIOA研究了溫度為OK時單壁碳納米管的儲氫能力。本論文的主要內(nèi)容包括： 1.對團(tuán)簇的基本概念、結(jié)構(gòu)特點及其特殊性質(zhì)進(jìn)行了總結(jié)，概述了全局優(yōu)化算法在原子簇、分子簇結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用和研究前景，并對AIOA算法和DLS算法的基本原理、計算過程和應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)總結(jié)。 2.采用AIOA算法對Cn-xSix(n=9，10，11，x=0-n)的混合團(tuán)簇體系進(jìn)

3、行了全局優(yōu)化，并結(jié)合量化計算對所得結(jié)果進(jìn)行了進(jìn)一步分析。結(jié)果表明，對于全碳團(tuán)簇，其穩(wěn)定結(jié)構(gòu)均為單環(huán)構(gòu)型。而當(dāng)團(tuán)簇中的碳原子被硅原子取代后，剩余的碳原子傾向生成與富勒烯結(jié)構(gòu)中相同的五元環(huán)或六元環(huán)。研究結(jié)果對理解大尺寸富勒烯進(jìn)行取代摻雜時富勒烯結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律有重要的參考價值。 3.采用DLS算法研究了團(tuán)簇Ag60-Ag120的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)了Ag68、Ag79和Ag80的新結(jié)構(gòu)。與文獻(xiàn)報導(dǎo)的結(jié)果相比，這些新發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)具有更低的能量和