正空間搜尋方法及類鈣鈦礦氧化物精細結構分析研究

《正空間搜尋方法及類鈣鈦礦氧化物精細結構分析研究》是依託上海大學，由馮振傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：正空間搜尋方法及類鈣鈦礦氧化物精細結構分析研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：馮振傑
• 依託單位：上海大學

中文摘要

本課題旨在以申請者所擁有的粉末衍射法測定分子晶體結構軟體包GEST為基礎，以強關聯錳氧化物低溫物性與電荷有序相精細結構分析為具體研究對象，首先解決當今正空間搜尋隨機算法分子晶體結構程式中常出現的分子重疊問題；在方法上通過利用MnO6八面體正空間幾何信息，克服諸如氧一類的單個輕元素粉末衍射法中難以確定坐標的問題，進而發展一套通過粉末衍射法確定類鈣鈦礦初始結構的新方法，為目前Rietveld精修類鈣鈦礦精細結構中常出現的修偏問題提供一種全新的解決方案，以期成功將該軟體套用於強關聯鈣鈦礦錳氧化物精細結構的分析過程，該成果將為國內外大量研究者利用簡單的粉末衍射數據在確定類鈣鈦礦精細結構研究方面提供一個有效的分析工具，同時給出強關聯錳氧化物低溫物性反常與電荷有序相精細結構之間的關聯，並從中得到某些新認識、新方法和新規律。

結題摘要

基本完成項目計畫中的內容。在項目的資助下，成功開發了一款基於粒子群算法的粉末衍射法測定晶體結構的軟體PeckCryst.在這個程式中使用了粒子群算法這個全局最佳化算法進行大規模的搜尋，進而找到可能的最佳結構模型，為下一步的結構精修打下良好的基礎。為了方便使用，開發了Python腳本輔助運行程式。粒子群算法的控制參數較少，原理簡單，目前，粒子群算法還沒有在粉末衍射法測定晶體結構中的套用報導。從測試的例子來看，雖然粒子群算法存在停滯問題，但多次運行程式後一般可以得到比較合理的結構，多次運行程式得到計算結果這個是符合隨機算法的特點的。利用全局最佳化算法的特點，把化學不合理結構對應的判據因子RBg加上一個懲罰因子，從而有效的清除了結果中的化學不合理結構，測試的結果也證實了採用的懲罰因子計算公式是有效的。不斷完善程式的功能和易操作性，爭取使PeckCryst程式和GEST程式成為分子晶體結構測定領域比較有影響力的程式，擁有更多的用戶。 由於正空間搜尋方法基本上都是利用隨機算法，隨機的產生一系列的結構，然後利用算法進行最佳化，在最佳化的過程中並沒有考慮化學上的合理性，然而在某些特殊的情況下，最終的結果會出現化學上明顯不合理的結構(原子位置重疊)，這類結構雖然不合理，但是其判據因子卻是最好的，從而導致最終無法得到合理的結構。本人嘗試利用懲罰因子的辦法來解決這個問題，對此類問題的解決進行了有益的嘗試。為了更好的開展對超導樣品的交流磁化率研究，在進一步研究超導性能以前，確定超導樣品超導轉變溫度和確定超導樣品的質量，搭建了一台自製的交流磁化率儀器。從設計到焊接，到儀器選擇，到控制程式的編寫，這台儀器的搭建過程遇到了諸多的困難，在解決這些困難的過程中，對測量系統有了更深刻的認識。在這個搭建的過程中，也逐漸認識到，要想把實驗做好，自製一些儀器還是十分必要的。製備了Ca摻雜的YBa2Cu3O7塊材樣品，目前正在利用PLD製備相應的薄膜，研究其電學和磁學性能，利用STM技術進行觀察；嘗試製備了Pr1.85Ce0.15CuO4多晶樣品和單晶樣品。