1、原子團(tuán)簇具有特殊的量子尺寸效應(yīng)，并且其電子結(jié)構(gòu)展示出許多新奇異性質(zhì)。在原子團(tuán)簇中，合金原子團(tuán)簇可以充分利用各金屬元素表面結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)的協(xié)同效應(yīng)，從而表現(xiàn)出比各單質(zhì)金屬元素團(tuán)簇更優(yōu)異的穩(wěn)定性、催化活性和電磁特性等。研究原子團(tuán)簇科學(xué)的首要步驟是確定原子團(tuán)簇的穩(wěn)定幾何結(jié)構(gòu)，目前常用的方法是通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段來(lái)確定原子團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，但由于實(shí)驗(yàn)條件的限制因此實(shí)驗(yàn)方法面臨著諸多的困難。因此，利用勢(shì)能函數(shù)的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在研究原子團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著

2、重要的作用。首先利用勢(shì)能函數(shù)來(lái)描述原子團(tuán)簇原子間的相互作用力，然后將勢(shì)能函數(shù)作為全局優(yōu)化算法的評(píng)價(jià)函數(shù)，通過(guò)全局優(yōu)化算法尋找其全局能量最低值，從而可以得到穩(wěn)定的原子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)。
　　本文引入Gupta勢(shì)能函數(shù)來(lái)準(zhǔn)確描述原子團(tuán)簇原子間的相互作用力，采用遺傳算法對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行求解。為了讓遺傳算法能夠更好地解決合金團(tuán)簇結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題，在基于標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法的框架下本文從初始結(jié)構(gòu)產(chǎn)生、適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計(jì)、交叉和變異算子設(shè)計(jì)這幾方面提出了相應(yīng)的針對(duì)性改

3、進(jìn)策略:(1)引入交換混沌初始方法來(lái)產(chǎn)生種群的初始結(jié)構(gòu);(2)提出了一種新的動(dòng)態(tài)適應(yīng)度函數(shù)表達(dá)式;(3)采用了球切交叉策略來(lái)替代傳統(tǒng)數(shù)值交叉方式;(4)采用四種變異算子相結(jié)合使用的策略來(lái)替代單一變異方式。
　　為了驗(yàn)證每個(gè)改進(jìn)策略的有效性以及相關(guān)參數(shù)設(shè)置的合理性，本文做了大量針對(duì)性對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明每個(gè)改進(jìn)策略都是有效的，且改進(jìn)后的遺傳算法性能更高。同時(shí)也通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了幾個(gè)重要參數(shù)對(duì)算法性能和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，結(jié)果表明初始種群應(yīng)

4、該設(shè)置為20，交叉概率設(shè)置為0.8，變異算子中的原子置換對(duì)數(shù)和原子移動(dòng)個(gè)數(shù)應(yīng)該都設(shè)置為1，變異概率則應(yīng)該設(shè)置為0.3。
　　本文將改進(jìn)后的算法用于模擬預(yù)測(cè)CuAu合金原子團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并成功獲取了CunAu38-n（0≤n≤38）合金團(tuán)簇的最低能量和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。通過(guò)系統(tǒng)分析最優(yōu)結(jié)構(gòu)的有序參數(shù)和二階差分能可以發(fā)現(xiàn)，Cu原子隨著Cu原子數(shù)增加由內(nèi)層逐漸分布到外層且Cu5Au33、Cu17Au21和Cu29Au9這三種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性相對(duì)較好