我们的研究小组长期坚持不懈从事凝聚态物理中逆问题,及其对材料科学应用的研究,其特点是既紧密结合863新材料的方向,又能紧密连接物理中一些基础性课题,互相交叉反馈,得出一般意想不到的基础性和实用性均佳的结果。
(1)N.X.Chen,
《变型莫比乌斯反演及其物理应用》,登在1990年美国Physical
Review Letters第64卷(1193-1195),第一次把数论反演方法用来解决遥感技术中十分重要的黑体辐射逆问题和量子统计中十分重要表现的比热逆问题。前者解决星际尘埃和黑洞外壳的温度分布等一系列天体物理重要问题,是遥感技术中的一个基本问题;后者统一并发展了Einstein和
Debye的经典工作,是统计热力学中的一个。文章登出不到三周,英国Nature作出整版评价,认为这是开创了解决物理中逆问题的新局面,所用方法简洁,意想不到,巧妙得‘像从帽子中变出兔子一样’,解决的问题都是‘其它方法难以对付的’。同时,
Physical Review, Physics Letters, AstrophysicsJ,等又以‘陈氏反演公式’为名登出专文评论或应用陈的公式。在九十年代初期,陈的主要兴奋点在玻色体系和费米体系反问题,并发表了一系列文章,引起了国际上对莫比乌斯反演的一系列研究和应用。
( 2 )陈的上述文章还指出, 从一维链结合能可通过莫比乌斯反演定理自然而严格地得出原子相互作用势曲线。英国Nature的评价中立刻指出,如能把莫比乌斯反演定理从一维发展到三维,这将使很多物理问题得到解决,并认为这是一个重要的挑战问题。随后,陈难先提出了最紧密排列方向,次紧密排列方向等概念和方法(Phys.Rev.B45,rapid
communication),使三维问题有了实际进展,并和Mokerjee,Kumar等合作完成了fcc铜的第一原理原子相互作用势。和Carlsson等的方法相比,陈的方法可以对每一种结构得到一套反演系数而不问具体材料,且收敛速度大为加快。与此同时,陈难先和任光宝又推出了六角结构的莫比乌斯反演定理。
(3)基于最紧密排列方向,次紧密排列方向的方法,刘绍军,李泌等结合实际材料做出了大量的工作如bcc体系的力学性质,FccC60和Ni3Al的声子谱,特别是把Slater-Kerkwood三体势应用进来,成功地计算了金刚石结构以及的声子谱。谢谦则把莫比乌斯反演定理成功地应用于埋入原子法,并发表了一系列文章。张文清的特长是第一原理计算,他对异种原子间相互作用势有贡献(最初是三年前关于Ni3Al的工作)。
(4)在上面的大量应用同时,陈难先,陈兆斗等发展了多维晶格反演的一般性问题。他们一方面解决二维格子高斯整环和爱森斯坦莫整环上的比乌斯反演问题,一方面以面心立方和体心立方结构为突破口,提出了三维晶格反演普遍公式。
(5)N.X.Chen,
Z.D.Chen和Y.Wei,《多维晶格反演问题和均匀取样付里叶变换》,登在1997年美国Physical Review第E55卷的rapid communication(R5-R8)。在严格简明公式后,各方面工作进展大大加快。与朱逢吾教授的合作在场离子显微镜成像场蒸发机制方面消除了三十多年的一个谜。与苏旭成,杜振民,周寿增,杨伏明,梁敬魁等教授的合作使稀土金属间化合物相稳定性和择优代位机制方面有了突飞猛进的发展,并表明简单的对势可以很好描述四方,六方,菱方,单斜等复杂多元材料的结构性质,郝世强,常虹等进而对居里温度,磁各向异性等作出了分析。进一步,通过张硕,刘英等对介电晶体和化合物半导体等方面大量系统性工作说明,离子相互作用势的研究可以在多重晶格反演的基础上开创新的途径。我们在国际上领先发表的工作,有明显中国特色。我们的特点是不断根据我国高技术新材料发展的需要,以及原子级计算中共性命题,在应用和基础的结合点上不断深入开展工作。这和我们在理工科交叉环境中所受熏陶有关。
|