一种新的预测纳米体系寿命的量子统计物理模型

The lifetime prediction of nanodevices is a key problem in their design and preparation. But until now the existing theoretical methods could not precisely predict the lifetime of nanodevices. Recently, a novel statistical mechanics method based on the thermal motion of individual atoms was proposed by us. By this method,the lifetime of monatomic carbon chains was successfully predicted and the result was in good agreement with experiment. In this project, a perfect monatomic quantum statistical mechanics model will be built to precisely predict the lifetime and stability of nanosystems. In further research, the quantum effect of atomic thermal motion will be considered to describe the atomic migrations in nanosystems more actually, and the scope of the model will be discussed. Furthermore, a general method to predict the thermal evolution of nanosystems will be explored and obtained. This model could be easily applied in first-principle calculations and will be used for precisely predicting the stability of nanodevices under the given physical conditions, and provide a reliable theoretical guidance to future experiments.

纳米器件的寿命预测是关乎其设计与制备成功与否的重要问题，但目前已有的理论方法尚不能准确计算纳米器件寿命。最近，我们提出的一种基于原子个体热运动的统计物理方法，成功预测了单原子碳链的寿命，与实验较为吻合。本项目拟在此基础上建立一个系统性的、完善的量子化统计物理模型，以准确预测纳米体系的寿命和稳定性。在进一步研究中，我们将考虑原子热运动的量子效应以更真实地描述纳米体系中原子的热迁移过程，深入探讨并确定模型的适用范围。在此基础上进一步寻找预测纳米体系热演化结果及速率的普遍理论方法。该模型将可方便快捷地运用于第一性原理计算，准确预测出纳米器件在给定物理条件下的稳定性，为今后各种设计实验提供可靠的理论指导。

纳米器件的寿命预测是关乎其设计与制备成功与否的重要问题，但目前已有的理论方法尚不能准确计算纳米器件寿命。在本项目中，我们提出的一种基于原子个体热运动的统计物理方法，在此基础上建立一个系统性的、完善的量子化统计物理模型，准确预测了纳米体系的寿命和稳定性。在实践中，我们成功预测了单原子链、单原子催化剂等纳米结构的寿命。该模型将可方便快捷地运用于第一性原理计算，准确预测出纳米器件在给定物理条件下的稳定性，系统地解决相关的基础问题，为今后各种设计实验提供可靠的理论指导。我们通过单原子统计模型对铂纳米颗粒异构体转化进行了研究，并设计了一系列基于石墨炔的纳米结构。我们发现石墨炔能够稳定吸附铂颗粒并阻止其迁移，还能够结合过渡金属原子形成稳定的单原子催化剂。