基于几何本征子空间框架的原子结构表征法

发布时间：2023-10-15 17:26

　　材料具体的原子结构在固体物理和材料科学中扮演着重要的角色,因为它和材料的很多物理性质有着内在的联系。如果有一个合理的构型空间,在该空间中每一个向量唯一地标识着一个构型,这不仅可以使我们对原子结构有更本质的理解,还很有利于材料的设计,特别在现在的大数据时代。近年来,材料计算趋向于规模化和智能化,表现为高通量计算、材料基因组计划、全局优化、结构预测、机器学习和神经网络等概念的提出,这对快速结构处理有了更高的要求,包括结构识别、比较和分析。各种结构指纹被提了出来,用来标识原子的构型,它们不依赖于坐标系和原子的次序,因此比传统的原子坐标更方便。它们是唯一的,但无法完全描述原子的结构。因此,我们期望有一种表示法,唯一标识原子构型的同时,包含尽可能多的结构信息。我们在这篇论文中提出了一种新颖和内在的原子结构表示法。我们首先提出了扩展距离矩阵来描述团簇的原子结构,它和传统的距离矩阵不同的是,把对角元的零替换为各原子的特征量,以分辨不同的元素。扩展距离矩阵包含了团簇所有的结构信息,除了总体手性,通过谱分解,原子的位置信息可以基于本征向量坐标系和本征子空间框架来进行讨论。原子的本征坐标和本征子空间投影序...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 原子结构的传统坐标表示
        1.2.1 团簇的原子坐标表示
        1.2.2 晶体的传统表示
    1.3 原子结构的其他表示
        1.3.1 距离矩阵
        1.3.2 矩阵的本征值
        1.3.3 按顺序排列的原子间距
        1.3.4 指纹函数
        1.3.5 球谐函数组合
    1.4 本章小结
第二章 基于本征子空间框架的团簇结构表示
    2.1 理论基础
        2.1.1 扩展距离矩阵
        2.1.2 原子结构算符
        2.1.3 原子的本征坐标
        2.1.4 原子的本征子空间投影序
        2.1.5 原子的本征子空间投影函数
        2.1.6 原子的EPF距离和团簇的EPF距离
        2.1.7 方法小结
    2.2 实践应用
        2.2.1 识别同本征值结构
        2.2.2 识别同X光谱结构
        2.2.3 正多面体的本征子空间投影函数
        2.2.4 EPF距离和传统距离的性能比较
        2.2.5 EPF构型空间及其应用
    2.3 本章小结
第三章 基于本征子空间框架的晶体结构表示
    3.1 理论基础
        3.1.1 衰减距离矩阵
        3.1.2 最小距离矩阵
        3.1.3 方法推广
    3.2 实践应用
        3.2.1 碳的同素异形体的结构比较
        3.2.2 石墨到金刚石的结构演变
        3.2.3 BN平面掺杂C原子的结构识别
        3.2.4 硼单层的势能面
    3.3 本章小结
第四章 带空位的单层硼晶体的系统研究
    4.1 晶胞的搜索
    4.2 挖掉空位
    4.3 结果分析
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
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本文编号：3854338