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利用瞬間正則模探討液態鎵之振動激發態
(2000)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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交通大學物理研究所
利用瞬間正則模探討液態鎵之振動激發態(II)
(2003)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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國立交通大學物理研究所
在巨觀狀態及奈米空間內水分子動力學之探討
(2014)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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國立交通大學物理研究所
在巨觀狀態及奈米空間內水分子動力學之探討
(2013)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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國立交通大學物理研究所
在巨觀狀態及奈米空間內水分子動力學之探討
(2015)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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國立交通大學物理研究所
水在自然界無所不在，且對生物系統扮扮演重要的角色。在熱力學，水也以許多反常的現象著名。這許多反常現象皆與水分子間的氫鍵有關，在水内形成氫鍵網路。在巨觀液態的水中，氫鍵斷裂及形成不斷的以一兆分之一秒（picosecond)的時間發生，這使液態水的結構與動力學極為複雜。由於超快速光譜以及電腦模擬的技術快速發展，在過去二十年，對水動力學的研究有許多新的進展。在實際的物質内，水並不是以巨觀狀態存在，而是附在該物質的表面，或是充滿在一很小的空穴内。水在有限空間内的動力學，是最近非常受注目且有興趣的研究題目，因為這題目對許多的實際應用非常重要。在這三年的計晝中，我將對在巨觀狀態及在奈米有限空間内的水分子動力學研究。對水在巨觀狀態，我會集中在三個題目：（A)水的低頻拉曼光譜，（B)水分子OH鍵定向的旋轉動力學與鬆弛，（C)氫鍵對水分子内振動的效應，包括單一 OH鍵的伸縮振動，以及兩OH鍵間鍵角的振動。對水在奈米有限空間内，我們將計算對應的物理量，以檢驗與在巨觀狀態下的差異，以了解奈米有限空間對單一水分子的動力學。
振動在局限與非局限轉變之多重碎形分析(II)
(2011)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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國立交通大學物理研究所
安德森侷限是波物理中普遍的現象，物理意義是波被在所傳遞介質內的無序所侷限。安德森侷限是一有趣的題目，目前仍有許多相關的研究在進行。最近，在由鋁顆粒焊接起來的三維空間的彈性連結網，超音波的侷限已被實驗觀察到。這激起我們探討振動波被侷限在非晶格的無序系統內。我們最近發表了一篇論文，是有關在TLJ流體瞬間正則模頻譜內的侷限與非侷限轉變。TLJ流體内粒子間的作用位能只是LJ位能的斥力部分。藉由態能階間距的統計及有限系統的縮尺理論，我們找到兩個侷限與非侷限轉變在瞬間正則模頻譜內，一個為正的固有質，另一個為負的固有質。在數值誤差範圍內，這兩個侷限與非侷限轉變的臨界指數及最鄰近態間距分佈函數相一致，且與安德森模型在三維空間的結果接近。這符合侷限與非侷限轉變的普遍性，和隨機矩陣理論的預期一致。在本計劃內，我們改用多重碎形分析方法，近一步探討瞬間正則模在侷限與非侷限轉變附近的性質。基本上，瞬間正則模在侷限與非侷限轉變具有多重碎形的性質，其特性可用奇異性頻譜表現。利用標準的箱子計數法，我們將計算瞬間正則模在這兩個侷限與非侷限轉變的奇異性頻譜，而所得結果將與安德森模型結果比對。我們也檢驗流體模擬系統的大小對此奇異性頻譜的影響。當粒子間的作用位能恢復為LJ位能時，可檢驗吸力部分對兩個侷限與非侷限轉變位置的改變。最後，奇異性頻譜與瞬間正則模振幅平方分佈函數之間的關係也一併討論。
振動在局限與非局限轉變之多重碎形分析(II)
(2010)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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國立交通大學物理研究所
安德森侷限是波物理中普遍的現象，物理意義是波被在所傳遞介質內的無序所侷限。安德森侷限是一有趣的題目，目前仍有許多相關的研究在進行。最近，在由鋁顆粒焊接起來的三維空間的彈性連結網，超音波的侷限已被實驗觀察到。這激起我們探討振動波被侷限在非晶格的無序系統內。我們最近發表了一篇論文，是有關在TLJ流體瞬間正則模頻譜內的侷限與非侷限轉變。TLJ流體内粒子間的作用位能只是LJ位能的斥力部分。藉由態能階間距的統計及有限系統的縮尺理論，我們找到兩個侷限與非侷限轉變在瞬間正則模頻譜內，一個為正的固有質，另一個為負的固有質。在數值誤差範圍內，這兩個侷限與非侷限轉變的臨界指數及最鄰近態間距分佈函數相一致，且與安德森模型在三維空間的結果接近。這符合侷限與非侷限轉變的普遍性，和隨機矩陣理論的預期一致。在本計劃內，我們改用多重碎形分析方法，近一步探討瞬間正則模在侷限與非侷限轉變附近的性質。基本上，瞬間正則模在侷限與非侷限轉變具有多重碎形的性質，其特性可用奇異性頻譜表現。利用標準的箱子計數法，我們將計算瞬間正則模在這兩個侷限與非侷限轉變的奇異性頻譜，而所得結果將與安德森模型結果比對。我們也檢驗流體模擬系統的大小對此奇異性頻譜的影響。當粒子間的作用位能恢復為LJ位能時，可檢驗吸力部分對兩個侷限與非侷限轉變位置的改變。最後，奇異性頻譜與瞬間正則模振幅平方分佈函數之間的關係也一併討論。
液態金屬內微觀動力學之研究
(2006)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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交通大學物理研究所
藉著第三代光源的發展，非彈性X 光散射已為探討液體金屬內的微觀動力學路。利用這實驗技術，許多有關液體金屬動力結構因子的新結果都已經產生及分析，而所探討過的液體金屬包括鋰、鋁、鈉、鉀及鎵。這些實驗結果都已證實，除了緩慢的結構鬆弛外，尚有一快速的鬆弛過程，鬆弛時間大約比結構鬆弛的小一個數量級。甚麼機製造成這快速的鬆弛過程是一個吸引人的問題，但是對這個問題的解答，目前所有的理論仍然有爭議。因此，探討這問題是本研究計畫的一部份。在另一方面，在這些探討過的液體金屬當中，液態鎵是一有趣的液體。當溫度只在其溶點上一些時，跟據其非正常的靜態結構因子可知，液態鎵的微觀結構應是迥異於硬球模型液體的。然而，當波向量大約等於或大於對應於靜態結構因子的最大值時，從非彈性X 光散射實驗所穫得的動力結構因子，可用延伸的流動力學來描述。但此延伸的流動力學是基於一將硬球氣體模型延伸至液體的Enskog 理論。所以，瞭解在液態鎵內兩鎵離子間的作用力，包括短程的斥力與長程的Friedel 振盪位能，對其微觀動力學所扮演的角色是至為重要與有趣的。此一研究構成本計畫的另一部份。
液態金屬內微觀動力學之研究
(2007)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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國立交通大學物理研究所
藉著第三代光源的發展，非彈性X 光散射已為探討液體金屬內的微觀動力學路。利用這實驗技術，許多有關液體金屬動力結構因子的新結果都已經產生及分析，而所探討過的液體金屬包括鋰、鋁、鈉、鉀及鎵。這些實驗結果都已證實，除了緩慢的結構鬆弛外，尚有一快速的鬆弛過程，鬆弛時間大約比結構鬆弛的小一個數量級。甚麼機製造成這快速的鬆弛過程是一個吸引人的問題，但是對這個問題的解答，目前所有的理論仍然有爭議。因此，探討這問題是本研究計畫的一部份。在另一方面，在這些探討過的液體金屬當中，液態鎵是一有趣的液體。當溫度只在其溶點上一些時，跟據其非正常的靜態結構因子可知，液態鎵的微觀結構應是迥異於硬球模型液體的。然而，當波向量大約等於或大於對應於靜態結構因子的最大值時，從非彈性X 光散射實驗所穫得的動力結構因子，可用延伸的流動力學來描述。但此延伸的流動力學是基於一將硬球氣體模型延伸至液體的Enskog 理論。所以，瞭解在液態鎵內兩鎵離子間的作用力，包括短程的斥力與長程的Friedel 振盪位能，對其微觀動力學所扮演的角色是至為重要與有趣的。此一研究構成本計畫的另一部份。
液態鎵熱力學及結構之研究
(2008)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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國立交通大學物理研究所
最近，由Mansoori-Canfield/Rasaiah-Stell(MCRS)用硬球流體做參考系統所推導的熱力學微擾理論已被修正，而修正項是由於部分相空間為硬球流體所禁止。由非常軟的粒子所構成液體的額外Helmoholtz 自由能，利用此修正的MCRS理論計算時，發現非常精確。在液態鎵內，兩鎵離子間的作用力包括短程的斥力與長程的Friedel振盪位能。此計劃的第一部份，將利用此修正的MCRS理論計算液態鎵的熱力學函數，其一目的是用液態鎵的位能模型檢驗此理論。導致於短程的斥力與長程Friedel振盪位能的交互作用，液態鎵的特殊結構表現於靜態結構因子的主峰較大波數的一側有一突出的肩膀。從微觀結構的觀點，此特殊結構被提議是與固體似的叢集的出現有關。當鎵由液態被降溫至非晶態或晶體時，此固體似的叢集變為主要結構。此計劃的第二部份，我們將用局限性方向鍵結參數確認此固體似的叢集，若其存在的話。
液態鎵熱力學及結構之研究
(2009)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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國立交通大學物理研究所
最近，由Mansoori-Canfield/Rasaiah-Stell(MCRS)用硬球流體做參考系統所推導的熱力學微擾理論已被修正，而修正項是由於部分相空間為硬球流體所禁止。由非常軟的粒子所構成液體的額外Helmoholtz 自由能，利用此修正的MCRS理論計算時，發現非常精確。在液態鎵內，兩鎵離子間的作用力包括短程的斥力與長程的Friedel振盪位能。此計劃的第一部份，將利用此修正的MCRS理論計算液態鎵的熱力學函數，其一目的是用液態鎵的位能模型檢驗此理論。導致於短程的斥力與長程Friedel振盪位能的交互作用，液態鎵的特殊結構表現於靜態結構因子的主峰較大波數的一側有一突出的肩膀。從微觀結構的觀點，此特殊結構被提議是與固體似的叢集的出現有關。當鎵由液態被降溫至非晶態或晶體時，此固體似的叢集變為主要結構。此計劃的第二部份，我們將用局限性方向鍵結參數確認此固體似的叢集，若其存在的話。
液態鎵特殊結構之研究
(2012)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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國立交通大學物理研究所
本計畫是本人過去所提的二年計畫 ”液態鎵熱力學及結構之研究” (NSC 97-2112-009-005-MY2) 的延續至第三年。在前面的計畫中，我們對液態鎵的研討是根據於一原子間位能的模型。在本計畫中，除了此一原子間位能模型的研究，我們將用第一原理計算探討液態鎵的特殊結構；此係前一計畫未完成但值得繼續的研究。在所提計畫中，我們研究的重點在於探討產生液態鎵特殊結構的物理原因。此特殊結構表現在液態鎵靜態結構因子第一高峰右邊有一突出的部分，造成此特殊結構的原因是液態金屬物理中數十年一直未解決的問題之一。本提計畫包括三部分: (I) 簡介、 (II) 模型與模擬、 (III) 結構分析。在簡介中，我將概述我們在前一計畫所完成的結果。在第二部分中，我將描述我們過去研究所用的位能模型及用VASP 第一原理計算程式庫所做的模擬，和用我們現有的電腦叢集執行計算時所會遭遇到的問題。在第三部分中，結構分析包括四部份的計算: (A) 徑向分佈函數及靜態結構因子，(B) 鍵結原子的徑向分佈函數及靜態結構因子，(C) 相鄰原子數目分佈函數及角度分佈函數，(D) 局域方向有序參數
液體在極短時間內之動力學(II)
(1997)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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交通大學物理研究所
液體在極短時間內之動力學研究
(1996)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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國立交通大學物理研究所
無序系統內局限與非局限態轉變之研究(I)
(2005)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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交通大學物理研究所
無序系統內局限與非局限態轉變之研究(I)
(2004)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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交通大學物理研究所
有關侷限與非侷限態轉變的研究，在過去多是以研究電子在無序系統內的遷移現象為主，並且許多具有普遍性的性質已經報導。Anderson 的無序晶格模型是探討侷限與非侷限態轉變的典型模型。在隨機矩陣理論，Anderson 的模型屬於高斯正則系集。不同於電子遷移的量子性質，在非晶格無序系統內，例如玻璃及過冷卻液體，分子振動可視為古典力學的無序物理系統。對這樣的非晶格無序系統，提供正則模的動力矩陣(Hessian)系集，若和高斯正則系集比較，須受更多的條件限制，並且構成一類新的隨機矩陣，稱為向量歐幾里德隨機矩陣(vector Euclidean random matrices)。最近，在非晶格無序系統內的分子振動受到許多的注意，且研究的重點是在向量歐幾里德隨機矩陣。在另一方面，侷限與非侷限的振動態轉變對非晶型物質的熱傳導是極端的重要。本計畫中，我們將用態能階間距的分析法(level-spacing analysis)，研究在簡單液體內瞬間正則模的侷限與非侷限態轉變。並藉和Anderson 模型所得的結果比較，我們檢驗有關侷限與非侷限態轉變性質的普遍性。
瞬間正則模分析液体水內分子動力學之研究(I)
(2001)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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國立交通大學物理研究所
瞬間正則模分析液体水內分子動力學之研究(II)
(2002)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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交通大學物理研究所
瞬間正則運動模與非晶型物質之相變(II)
(1999)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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交通大學物理研究所
短程力液體內瞬間共振模之研究
(2000)
吳天鳴
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WU TEN-MING
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國立交通大學物理研究所