2011年11月29日下午,应爆炸科学与技术国家重点实验室邀请,中国科学技术大学地球和空间科学学院的吴忠庆教授来实验室作了题为“含能分子晶体的第一性原理研究——LDA 还是GGA”的学术报告。参加交流的师生包括重点实验室的张奇教授、吴艳青副教授、王仲琦副教授等老师以及相关专业的研究生,同时报告会吸引了材料学院、化工和环境学院不少的老师的关注,报告会由薛琨老师主持。

吴忠庆教授介绍了第一性原理模拟在预测材料的物化性质、设计新型材料方面具有明显的优势。目前在将第一性原理运用到研究分子晶体上时,存在着广义梯度近似(GGA)与局域密度近似(LDA)之争。在分子晶体中,很弱的范德瓦(VDW)相互作用对分子的电子密度分布影响很小,似乎GGA的表现应该好于LDA。但吴忠庆教授研究组的研究发现,在两个含能分子晶体(TATB和beta-HMX)的热力学特性研究中得到的结论正好相反。LDA的结果整体上明显优于GGA和GGA+VDW修正。GGA能很好地描述热膨胀系数和比热,但显著高估体积和低估弹性模量。VDW修正虽然有效地改善了体积和弹性模量,但对热力学膨胀系数和比热有明显地恶化,而LDA能很好地描述所有热力学性质。

吴忠庆教授的报告为我们研究含能材料的物化性质提供了新思路,对于目前存在的LDA 和GGA在分子晶体应用方面的优劣问题提供了详细的比较和分析,引起了在场师生的积极思考,特别是对于GGA+VDW修正在分子晶体方面的适用性以及是否需要针对分子晶体重新建立一套修正参数展开了热烈讨论。