Proton dynamics in high-pressure ice-VII from density functional theory
使用密度泛函理论为基础的方法，我们探讨了对称化和质子动力学的冰-VII，最近的高压NMR实验表明显着的质子动力学的压力范围内的$20-95$ GPa。我们直接采样的质子看到的潜力，并发现一个连续的过渡从双到单井字符的压力范围为2至130 GPa的质子动力学与NMR实验相一致。
2021-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen bonds and van der Waals forces in ice at ambient and high pressures
第一性原理方法，密度泛函理论（DFT）和量子蒙特卡罗，已被用来研究范德华力（vdW）和氢键（H）之间的平衡在环境和高压冰相。在较高的压力下，从vdW的晶格能的贡献增加，从氢键减少，导致vdW有一个实质性的影响结晶冰相之间的转变压力。一个重要的后果，可能是相关的分子晶体在一般情况下，是从DFT泛函忽略vdW力的过渡压力大大高估。
2011-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Bonding and Electronic Properties of Ice at High Pressure
用从头算方法模拟了兆巴压力下水冰的性质。重点在于金属Cmcm相和它的绝缘扭曲的类似物与Pnma对称性。最近预测这两个阶段分别发生在15.5和12.5毫巴[物理评论快报。105（2010）195701]。对Cmcm相的费米面进行了分析，讨论了费米嵌套的可能性。计算了Pnma结构的Wannier轨道，并与冰X进行了比较。虽然冰X显示出典型的sp3杂化，但在Pnma结构中，轨道变形，不再与氢键对齐。
2011-05-31 cond-mat.mtrl-sci
New Phases of Water Ice Predicted at Megabar Pressures
基于密度泛函计算，我们预测水冰达到两个新的晶体结构与Pbca和Cmcm对称性在7.6和15.5毫巴，分别。已知的高压冰相VII、VIII、X和Pbcm以及Pbca相都是绝缘的，并且由两个互穿的氢键网络组成，但是Cmcm结构是金属的，并且由H和O原子的波纹片组成。H原子被挤压到下一个最近的O原子之间的八面体位置，而它们在冰X，Pbcm和Pbca相中占据最近的O原子之间的四面体位置。
2010-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Is High-density Amorphous Ice Simply a 'Derailed' State along the Ice I to Ice IV Pathway?
高密度无定形冰（HDA）的结构性质是通过低温压力诱导的“普通”冰I的非晶化形成的，这是有很大争议的。澄清这个问题不仅是重要的理解的复杂的凝聚态的H $_2$ O，而且在更广泛的背景下，压力诱导的非晶化过程中，这是遇到整个材料谱。我们首先表明，氟化铵（NH $_4$ F），它有一个类似的氢键网络冰I，也经历了压力崩溃后，在77 K压缩。然而，产品材料不是无定形的，而是NH $_4$ F II，一种与冰IV同构的高压相。这种崩溃可以用一种高效的机制来解释。在冰I的情况下，水分子的取向无序导致偏离这种机制，因此我们将HDA归类为沿着冰I到冰IV路径的“脱轨”状态。
2017-01-19 cond-mat.mtrl-sci
The dynamic nature of high pressure ice VII
从Shannon的动力学熵定义出发，提出了一个描述凝聚态中不同稀有事件相关动力学态之间转变的简单理论，并将其用于高压冰VII的研究。用一个动力学的强量（动力场）代替温度、压力等热力学的强量作为相变的控制变量。基于动态熵-动态场曲线，从纯动力学的角度严格区分了冰VII和动态冰VII的两种动力学状态。他们的微观差异被分配到质子转移的动态模式。这项研究将早期玻璃模型研究中使用的类似动力学理论置于一个简单和更基本的基础上，可以应用于描述现实和更凝聚态系统的动态。
2020-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio simulation of the first-order proton-ordering transition in water ice
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；School of Physics, Renmin University of China（中国人民大学物理学院）
本研究通过结合机器学习势能函数与冰规则保持的更新方法，实现了水冰中首次级质子有序转变的从头计算模拟，揭示了 83 K 处的转变特征并估计核量子效应将转变温度降至 72 K。
2026-03-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The structural, elastic and optical properties of ScM (M = Rh, Cu, Ag, Hg) intermetallic compounds under pressure by ab initio simulations
采用基于密度泛函理论的赝势平面波从头算方法，在广义梯度近似（GGA）下研究了压力对ScM（M = Rh，Cu，Ag，Hg）化合物结构和弹性性质的影响.在零压下研究了其光学性质。计算结果表明，优化后的晶格参数与实验数据和其它理论值吻合较好。
2016-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen bond symmetrization in high-pressure ice clathrates
本研究结合拉曼光谱与第一性原理量子模拟，揭示高压 C2、C3 氢水合物中氢键在低于纯冰压力下经连续交叉实现对称化。
2025-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Crystallization of pristine cubic ice from liquid at ambient pressure
University College London（伦敦大学学院）；ISIS Neutron and Muon Source, Science and Technology Facilities Council, Rutherford Appleton Laboratory（ISIS中子与μ子源，科学与技术设施委员会，拉瑟福德阿普尔顿实验室）；Uppsala Universitet（乌普萨拉大学）；University of Oxford（牛津大学）；The University of Manchester（曼彻斯特大学）
研究立方冰 Ic 能否从液态直接形成等问题，通过冷却介孔二氧化硅内水溶液在常压下获得原始立方冰 Ic，利用中子散射技术证明其可重复形成且为唯一稳定晶相，揭示该多晶型物在自然和合成过程中作用更重要。
2026-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Variation of the physical properties of four transition metal oxides SrTMO3 (TM = Rh, Ti, Mo, Zr) under pressure: An ab initio study
采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法，利用第一性原理计算，在广义梯度近似（GGA）下研究了SrTMO3（TM = Rh，Ti，Mo，Zr）在压力作用下的结构和弹性性质.在零压下研究了其光学性质。结果表明，计算的晶格参数与已有的实验结果和以前的理论结果符合得很好。
2016-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of pressure stabilised NiTi allotropes: pressure-induced transformations and hysteresis loops
采用密度泛函理论研究了静水压力引起的化学计量比NiTi同素异形体的变化。通过模拟准静态压力变化的方式模拟压力诱导的转变，我们表明，实验观察到的B19'相（在其散装形式）相对于另一个单斜相，B19”不稳定。B19”相的较低对称性导致在压力诱导的相变期间Ti和Ni原子（不共享单个晶面）的独特原子轨迹。这种原子轨迹的唯一性被认为是形状记忆能力的必要条件。正向和反向压力诱导跃迁B19“{$\leftrightarrow$ }B19”表现出滞后现象，该滞后现象被证明源于迄今为止未预料到的Born-Oppenheimer能面的复杂性。
2011-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Ice Ic without stacking disorder by evacuating hydrogen from hydrogen hydrate
水在环境压力下在0 °C以下结冰，通常用ABAB...六方堆积序列然而，还已知名义上用ABCABC生产“冰Ic”。立方堆积序列在某些条件下1，它的存在，在地球的大气层，或在彗星是有争议的。“冰Ic”，或称为立方冰，于1943年由柯尼希首次发现，他使用电子显微镜研究冰从水蒸气凝结到冷基质。随后，已经建立了许多不同的“冰Ic”的路线，例如气体水合物的解离，在环境压力下加热无定形冰或退火回收的高压冰，冷冻$μ$ -或纳米承压水。尽管对“冰Ic”进行了大量的研究，但其结构尚未得到充分验证，因为“冰Ic”的衍射图案显示出堆叠无序的特征，并且直到最近才形成没有堆叠无序的理想冰Ic。在这里，我们展示了一种路线，以获得冰Ic无堆叠无序脱气氢从高压形式的氢水合物，C $_2$，它具有主机框架，是同构与冰Ic。令人惊讶的是，堆积无序游离冰Ic是在减压下由C $_2$通过中间无定形或纳米晶体形式形成的，这与最近发现的由氖水合物形成冰XVI或由氢水合物形成冰XVII的情况下发生的直接转化不同。得到的冰Ic显示出显着的热稳定性，直到相变冰Ih在250 K，这种热稳定性源于缺乏位错，这促进了堆叠顺序的变化。理想冰Ic的发现将促进理解堆积无序对作为冰Ih的反端元的冰的物理性质的作用。
2019-09-08 cond-mat.mtrl-sci
The complex kinetics of the ice VI to ice XV hydrogen ordering phase transition
使用差示扫描量热法从盐酸掺杂的冰VI到其氢有序对应物冰XV的可逆相变。在环境压力下冷却时，首先观察到快速氢有序化，随后是一个较慢的过程，表现为对初始尖锐的氢有序化的尾部。H2O和D2O冰XV中的残余氢无序被确定为冷却速率的函数。我们的结论是，这将是很难获得完全氢有序冰XV在环境压力下冷却。我们的新的实验结果进行了讨论的背景下，最近的计算工作冰XV。
2015-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Combined Raman scattering and ab initio investigation of pressure-induced structural phase transitions in the scintillator ZnWO4
室温拉曼散射测量ZnWO 4高达45 GPa。我们报告的所有拉曼活性声子的低压黑钨矿相的压力依赖性。随着压力的增加，新的拉曼峰出现在30.6 GPa由于可逆的结构相变的扭曲单斜b-fergusonite型相的发病。低压和高压相共存，从30.6 GPa到36.5 GPa。除了拉曼测量，我们还报告从头算总能量和晶格动力学计算的两个阶段。这些计算帮助我们确定的高压相的晶体结构，并分配在黑钨矿和b-fergusonite相观察到的拉曼模式。基于从头计算，我们提出的第二个相变发生在57.6 GPa的b-fergusonite相的正交Cmca相。本文还计算了ZnWO_4的晶格参数和原子位置随压力的变化，并给出了相应的物态方程。
2008-09-01 cond-mat.mtrl-sci
New diversity form of ice polymorphism: Discovery of second hydrogen ordered phase of ice VI
到目前为止，已经报道了20多种冰的结晶和非晶相。冰的这种非凡的多态性源于氢键和氢有序的几何灵活性，并使冰以其普遍性在材料和地球与行星科学的广泛领域中成为独特的存在。一个突出的未解决的问题是冰的氢无序相是否转变为只有一个氢有序相，从目前的冰相图推断，尽管其可能的氢构型具有接近的能量。最近对高压氢无序相冰VI的实验揭示了除了已知的有序相冰XV之外，还有一种未知的氢有序形式（$β$ -XV），这将是这个问题的一个反例。然而，由于缺乏实验证据，尚未阐明$β$ -XV是否是独特的结晶相。在这里，我们报告的第二个氢有序相冰VI，冰XIX，毫不含糊地证明了中子衍射测量。冰VI和冰XIX之间的相边界表明，冰VI收缩后的氢有序，这在较高的压力区域比冰XV，因为它的体积比冰XV的热稳定冰XIX。氢有序相之间的压力驱动相竞争，理论上也在其他冰多晶型物中提出，可以以不同的方式诱导冰的氢有序化。因此，这项研究证明了迄今未发现的冰的多态性。
2020-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio analysis of plasmon dispersion in sodium under pressure
本文用从头算方法研究了室温下钠在0 ~ 180 GPa压力范围内的5种已知金属相的电子响应函数。所考虑的形式主义是基于时间相关的密度泛函理论，使用最大本地化的Wannier函数内的插值方案，提供了一个准确的采样的倒易空间。除了与非弹性X射线散射实验表现出良好的一致性，我们的计算表明，最近在高压阶段oP 8和tI 19测量的光学反射率的急剧下降与集体带间激发产生的新的低能等离子体激元。此外，我们的计算预测存在的各向异性带间等离子体在稳定压力范围内的面心立方钠（65至105 GPa）。
2013-11-07 cond-mat.mtrl-sci
GdFe$_2$ Laves phase intermetallic system under pressure: an ab-initio study
在这里，我们进行$ab-initio$研究的居里温度$T_C$在静水压力下的金属间化合物GdFe $_2$。为了计算GdFe $_2$的$T_C$，我们应用了几种磁性亚晶格的海森堡模型的平均场解，并使用DFT/LDA计算了必要的交换相互作用积分和局部磁矩。为了与现有的实验数据进行比较，压力值从零到大约70 Kbar。它对应于单位晶胞体积的2\%压缩。与实验数据一致，$T_C$在压力下生长。结果表明，Fe离子磁性亚晶格仅提供实验居里温度$T_C^{exp}$的75%.发现Gd亚晶格对$T_C^{exp}$的贡献很弱。在这里，我们表明，丢失的25%的$T_C^{exp}$来自Fe Gd交换对。
2019-07-22 cond-mat.mtrl-sci
2D ice from first principles: structures and phase transitions
尽管与云微物理学和摩擦学等不同领域相关，但对低维水冰的结构和相变的理解仍然存在重大差距。在这里，我们报告的第一原理研究有限的二维冰作为压力的函数。我们发现，在环境压力下，六边形和五边形单层结构是两个最低的焓相确定。在轻度压缩时，五边形结构变得最稳定，并持续到\textit{ca.} 2 GPa，在该点处正方形和菱形相是稳定的。方相同意最近的实验观察方冰限制在石墨烯片。我们还发现了一个双层AA堆叠的方形冰相，这澄清了实验观察和早期力场模拟之间的差异。这项工作提供了一个新的角度对二维封闭冰，突出的结构观察到的围压和宽度的敏感性。
2015-08-15 cond-mat.mtrl-sci
DMC-ICE13: ambient and high pressure polymorphs of ice from Diffusion Monte Carlo and Density Functional Theory
本研究构建了含13种冰多晶型晶格能的DMC-ICE13数据集，通过扩散蒙特卡罗方法达到亚化学精度，并基准测试了多种DFT泛函的性能，为冰相关研究的泛函选择提供参考。
2022-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Phonons, Phase Transitions and Thermal Expansion in LiAlO2: An ab-initio Density Functional Study
我们采用从头计算密度泛函理论方法研究了LiAlO 2在高温高压下的相变和结构变化。电子能带结构以及声子谱计算作为压力的函数的各个阶段。计算吉布斯自由能时所用的声子熵对体系的相稳定性和各相之间的相变起着重要的作用。多面体键长（Li/Al-O）的突然增加表示在高压相变时从四面体几何形状到八面体几何形状的变化。计算了高压相变的激活能垒。声子模式负责的相变（加热时）从高压阶段到环境压力阶段被确定。在准调和近似下，采用从头算晶格动力学方法计算了γ-LiAlO 2的各向异性热膨胀行为.
2018-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio based empirical potential applied to tungsten at high pressure
密度泛函理论力、应力和能量包括一个数据库，从该数据库中确定结合Stillinger-Weber和修改的嵌入原子形式的基于样条的经验势的最佳参数。的潜力的准确性证明了理想的剪切，堆垛层错，空位迁移，弹性常数和声子之间的0和100 GPa的预测。与现有的模型和实验的一致性证明了应用程序的螺旋位错核心结构和变形孪晶在钨纳米棒。最后，利用该势研究了高压下bcc到fcc的相变。
2017-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Decomposition and terapascal phases of water ice
计算搜索的稳定和亚稳结构的水冰和其他H：O组合物在TPa的压力，使我们预测，H $_2$ O分解成H $_2$ O $_2$和富氢相在压力略高于5 TPa。富氢相在很宽的氢含量范围内是稳定的，当H $_2$ O与氢接触时，它可能在气体巨星核心的冰成分的侵蚀中发挥作用。金属化的H $_2$ O的预测在一个较高的压力略高于6 TPa，因此H $_2$ O不具有化学稳定的低温金属形式。我们还发现了一种新的、丰富的复杂的水冰相矿物学，它在0.8- 2 TPa压力范围内比以前预测的任何一种都要稳定。
2013-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio quasi-harmonic thermoelasticity of molybdenum at high temperature and pressure
本研究在准简谐近似下计算了高温高压中体心立方钼的从头算热弹性质，纳入振动与电子热激发的自由能贡献，验证了该近似对实验数据的解释力，并预测了多晶钼不同温度下声速随压力的变化。
2024-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Polyamorphism of ice at low temperatures from constant-pressure simulations
我们报告的结果MD模拟的无定形冰在压力范围0 - 22.5千巴。将在T = 80 K下压缩Ih冰制备的高密度非晶冰（HDA）在中间压力下退火至T = 170 K，以产生弛豫态。我们确认存在最近观察到的现象，非常高密度的无定形冰和连续的HDA形式。我们认为，这两种现象都有其起源的退火HDA相的网络拓扑结构的体积减小的演变，导致在低温下的密度范围内的亚稳性。
2004-04-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Nuclear quantum effect on the elasticity of ice VII under pressure: A path-integral molecular dynamics study
该研究利用路径积分分子动力学方法，揭示了高压下氢原子核量子效应使冰VII在超过40 GPa时从静态无序转变为动态无序结构，并在70 GPa、300 K下使弹性常数提高约20%。
2023-07-26 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Detailed crystallographic analysis of the ice VI to ice XV hydrogen ordering phase transition
用中子衍射方法详细研究了常压下D2 O冰VI到冰XV氢有序相变。晶格常数被发现是氢有序的敏感指标。a和b晶格常数的合同，而一个显着的膨胀，在c被发现后氢排序。总的来说，氢有序化转变伴随着体积的小幅增加，这解释了为什么在压力下冷却时更难以观察到相变。在1.4GPa下缓慢冷却的冰VI得到基本上完全氢无序的冰VI。与早期的研究一致，在环境压力下缓慢冷却后获得的冰XV最好用P-1空间群对称性描述。使用一种新的计算方法，我们实现了原子重建的超胞结构，这是一致的平均部分有序结构来自Rietveld细化。这表明C型网络在冰XV中最普遍，但也确定了完全氢有序网络分类之外的其他结构基序。最近提出的Pmmn冰XV结构模型被发现与我们的衍射数据是不相容的，我们认为，只有能够描述完整的氢顺序的结构模型应该被使用。
2016-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Same and interconvertible high-pressure ice phases
大多数实验已知的高压冰相具有体心立方（bcc）氧晶格。我们的原子模拟表明，在这些bcc冰相，冰VII，VII'和X是相同的热力学相在不同的条件下，而超离子冰VII“与冰VII”有一个一级相边界。此外，在约300 GPa下，冰X转变成Pbcm相，具有急剧的结构变化，但没有明显的活化势垒，而在较高的压力下，势垒逐渐增加。因此，我们的研究澄清了高压绝缘冰的相行为，并揭示了在其他系统中不知道的特殊的固-固转变机制。
2022-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Homogeneous ice nucleation in an ab initio machine learning model of water
分子模拟提供了有价值的深入了解的微观机制下均匀的冰成核。虽然经验模型已被广泛用于研究这一现象，但迄今为止，基于第一性原理计算的模拟被证明过于昂贵。在这里，我们通过使用在密度泛函理论（DFT）能量和力上训练的高效机器学习模型来规避这个困难。我们计算成核率在大气压下，在广泛的过冷，使用播种技术和系统的从头计算精度模拟高达数十万个原子。播种技术提供的关键量是临界簇的大小（即，尺寸使得团簇在给定的过饱和度下具有相等的生长或熔化概率），其与经典成核理论的方程一起用于计算成核速率。我们发现，我们的模型在适度的过冷度的成核率是在我们的计算误差与实验测量吻合得很好。我们还研究了热力学驱动力，界面自由能，堆积无序等性能的影响计算速率。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
{\it Ab-initio} study of structural and vibrational properties of KN$_3$ under pressure
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算和对DFT进行半经验色散修正以处理范德华相互作用，研究了KN $_3$在压力下的结构稳定性和振动性质.与标准密度泛函理论相比，色散修正计算的结构性质与实验结果符合较好。晶格模式和叠氮离子弯曲模式的频率被发现很好地再现我们的计算。随着压力增加，E $_g$模式变得软化，如实验中所观察到的。尽管E $_g$模式软化，但分子内相互作用的增强保持晶格稳定。
2013-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio Investigation of a Possible Liquid-Liquid Phase Transition in MgSiO3 at Megabar Pressures
我们进行密度泛函分子动力学模拟的液体和固体MgSiO 3的压力范围为120-1600 GPa和温度高达20000 K，以提供新的洞察力的性质的液-液相变，最近预测的基础上衰减激光冲击波实验[物理。108（2012）065701]。然而，我们的模拟并没有显示出任何迹象的相变在液相中。我们推导了液相和固相的状态方程，并计算了冲击Hugoniot曲线。我们讨论了不同的热力学函数，并通过探索实验结果的替代解释。
2012-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Intermediate-Range Order in Water Ices
我们报告测量的非共振非弹性X射线散射（NRIXS）从O 1s轨道在冰Ih，也报告计算相应的光谱冰Ih和其他几个阶段的水冰。我们发现，中能精细结构可以很好地计算使用从头计算实空间全多重散射方法，它提供了一个强大的指纹的中程秩序的一些冰相。这些结果具有重要的影响，未来的NRIXS测量高压阶段的冰，也可能会引起质疑的假设，即在几个电子伏特的吸收边的最终状态的波函数强烈本地化。
2008-01-11 cond-mat.mtrl-sci
New ultrahigh pressure phases of H2O ice predicted using an adaptive genetic algorithm
我们提出了三个新的相H2O在常压下。我们的结构搜索使用自适应遗传算法，它允许广泛的探索晶体结构。在0 K时，冰X以外的新的压力诱导相变序列应为冰X → Pbcm → Pbca → Pmc_（21）→ P21/c相。在Pmc 21- P21转变过程中，氧的配位数随着密度的显著增加而从4增加到5。所有稳定的结晶相具有高达7 TPa的非金属能带结构。
2011-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ab initio study of the formation of transparent carbon under pressure
体心四碳（bct-碳）同素异形体已被预测为在压力下获得的透明碳多晶型物。模拟了从石墨到金刚石、M-碳和bct-碳的结构转变途径，发现石墨-bct转变的最低激活势垒。此外，由于其垂直的石墨烯状结构，bct-碳具有比金刚石更高的剪切强度。我们的研究结果提供了一个可能的解释通过冷压缩石墨的透明碳同素异形体的形成。我们还证实了这种同素异形体的硬度足以使金刚石开裂。
2010-09-29 cond-mat.mtrl-sci
A new structural relaxation pathway of low-density amorphous ice
低密度无定形冰（LDA）参与了关键的宇宙学过程，并作为至少两种不同的无定形冰形式之一获得了突出地位。尽管有这些荣誉，我们仍然有一个不完整的了解，是包含在LDA状态和动态过程中发生加热LDA的结构多样性。在环境压力下加热高压冰VIII相是温度诱导的非晶化产生LDA的一个显著例子。我们调查这个过程中使用X射线衍射和拉曼光谱的详细信息，并表明，从冰VIII获得的LDA是从结构上不同的更“传统”的LDA的状态接近热退火。这一新的结构弛豫途径涉及在中程长度尺度上结构有序性的增加。与其他LDA材料相比，局部结构最初更有序，并且在退火后变得稍微更无序。我们还表明，级联的相变后，在环境压力下加热冰VIII包括冰IX的形成，这可能与LDA从冰VIII的结构特点。总的来说，这项研究表明，LDA是一种结构上比以前更多样化的材料。
2016-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-induced phonon freezing in the ZnSeS II-VI mixed crystal: phonon-polaritons and ab initio calculations
采用近前向喇曼散射结合从头算声子和键长计算方法研究了II-VI族ZnSeS混晶在压力作用下的声子-极化激元横光学模（具有混合的电学和力学特性）.该研究的目的是确定三个振荡器[1（Zn-Se），2（Zn-S）] ZnSe 68 S32混合晶体的低分辨双折射型Zn-S拉曼双峰的压力依赖性，其在与其两个末端化合物大致相同的压力（~14 GPa，闪锌矿到岩盐）下表现出相变，如通过高压X射线衍射所确定的。我们发现，ZnSe 68 S32的下Zn-S子模式的强度，由于Zn-S键在它们自己的（类S）环境中振动，在压力下降低（拉曼散射），而它的频率逐渐收敛到上Zn-S子模式，由于Zn-S在外来（类Se）环境中振动（从头计算）。最终，只有后一种子模式生存下来。类似的声子冻结较早地用ZnBeSe的良好分辨的双折射型Be-Se双峰证明[Pradhan等人，Phys.Rev.B81，115207（2010）]，其在其末端化合物的压力诱导的结构转变中表现出大的对比度。我们推断，上述崩溃和收敛过程是内在的短键在压力下的渗滤双峰，至少在一个ZnSe基的混合晶体，而不是由于任何压力诱导的结构转变。
2016-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Path-integral simulation of ice VII: Pressure and temperature effects
采用路径积分分子动力学（PIMD）模拟方法研究了压力和温度对冰VII结构和热力学性质的影响。温度在25和450 K之间，以及压力高达12 GPa。原子间的相互作用，通过使用有效的q-TIP 4P/F势的柔性水建模。我们分析了摩尔体积，体积模量，原子间距离，动能和原子离域在不同温度下的压力依赖性。PIMD模拟的结果进行了比较与那些来自准谐波近似（QHA）的振动模式，这有助于评估非谐效应的重要性，以及冰VII的性质上的不同模式的影响。QHA描述高压相的准确性随着温度的升高而降低，但随着压力的增加，这种近似变得更加可靠，因为非谐性变得不那么相关。与低压立方冰的比较。
2015-11-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Iron under Earth's core conditions: Liquid-state thermodynamics and high-pressure melting curve
基于密度泛函理论的{ \em Ab initio}方法在投影增广波的实现下被用来计算与地核相关的高压高温下液态铁的自由能和一系列其他热力学性质。{ \em ab initio}自由能通过使用热力学积分计算从简单参考系到{ \em ab initio}系统的自由能变化而获得，热平均值通过{ \em ab initio}分子动力学模拟计算。参考系由以前工作中使用的反幂对势模型组成。将液态自由能与先前使用相同的{ \em ab initio}技术计算的六方密堆积Fe的自由能相结合，以获得熔化曲线和熔化的体积和熵。计算的熔化性能与实验测量和其他最近的{ \em从头计算}预测的比较。实验理论的比较，也提出了固体和液体Hugoniot曲线交叉的熔化线的压力，以及声速和Grüneisen参数沿Hugoniot。根据实验数据，与常用的高压/高温Fe的状态方程进行了额外的比较。
2001-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Proton Collective Quantum Tunneling Induces Anomalous Thermal Conductivity of Ice under Pressure
本文通过实验与大规模量子分子动力学模拟，揭示高压冰中质子集体隧穿与声子周期和波长相匹配，导致强烈声子散射，从而解释20 GPa以上热导率反常下降的现象。
2023-05-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Hydrogen modes in KH$_2$PO$_4$ under pressure from ab initio calculation and inelastic neutron scattering
本研究通过从头计算与INS实验对比KDP中OH振动模式随压力的变化，发现声子三重态主要源于弯曲模式的组合与泛音，而非伸缩模式，该结论或适用于其他氢键材料。
2025-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Modeling the High-Pressure Solid and Liquid Phases of Tin from Deep Potentials with ab initio Accuracy
本研究开发了基于机器学习的深度势模型，用于模拟锡在0-50 GPa和0-2000 K条件下的高压固相和液相，成功预测了相图及三相点。
2023-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Path-integral simulation of ice Ih: The effect of pressure
采用路径积分分子动力学模拟方法研究了50 ~ 300 K温度范围内压力对冰Ih结构和热力学性质的影响。原子间的相互作用，通过使用有效的q-TIP 4P/F势的柔性水建模。正（压缩）和负（拉伸）压力已被认为是，这使我们能够接近这个固体水相的机械稳定性的限制。我们研究了晶体体积、体积模量、原子间距、原子离域和动能对压力的依赖关系。在负压力和正压力下的旋节点都是由体积模量的消失导出的。当P < 0时，在50 ~ 300 K范围内，旋节压变化范围为-1.38 ~-0.73GPa。在正压下，旋节线与冰的非晶化有关，在低温下，旋节线在1.1和1.3 GPa之间。量子核效应导致冰Ih亚稳区的减少。
2012-01-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electronic and Nuclear Quantum Effects on the Ice XI/Ice Ih Phase Transition
我们研究了同位素效应对质子有序/无序相变温度之间的冰XI和冰Ih，使用准谐波近似结合\textit{ab initio}密度泛函理论计算。我们表明，这种方法是足够准确的，以获得轻冰（H $_2$ O）和重冰（D $_2$ O）之间的相变温度差为6 K相比，实验值为4 K。更重要的是，我们能够解释同位素效应的起源，在相变中观察到的备受争议的大温差。差异的来源与最近在[Phys. Rev. Lett.]中解释的六角形冰体积上的异常同位素效应背后的物理学直接相关。108，193003（2012）]。这些结果表明，在其他冰相之间的转变温度中，同位素效应的背后可能是相同的物理学。
2015-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio quasi-harmonic thermoelasticity, piezoelectricity, and thermoelectricity of polar solids at finite temperature and pressure: Application to wurtzite ZnO
School of Physics and Technology, Xinjiang University（新疆大学物理科学与技术学院）；International School for Advanced Studies (SISSA)（国际高等研究院）；IOM - CNR（意大利国家研究委员会材料研究所）
本文提出了一种从头计算方法，用于研究极性固体在有限温度和压力下的热弹性、压电和热电性质，并应用于纤锌矿ZnO的热力学性质计算。
2026-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio thermodynamics of liquid and solid water
本研究结合杂化泛函密度泛函理论、自由能方法与机器学习技术，从头算预测液态水及两种冰的热力学性质，验证结构性质与实验吻合，揭示核量子效应对冰稳定性的关键作用，提供通用的从头算热力学预测框架。
2018-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
High pressure and temperature thermoelasticity of hcp osmium from ab initio quasi-harmonic theory
本文利用从头算准谐近似系统研究了hcp锇在高温高压下的热弹性质，验证了ZSISA和V-ZSISA近似的高精度，所得弹性常数在5–301 K范围内优于准静态近似并与实验高度吻合，同时给出了0–150 kbar压力范围内的弹性常数数据。
2025-07-21 cond-mat.mtrl-sci
New ab initio approach for high pressure systems with application to a new high-pressure phase for boron: perturbative momentum-space potentials
通过使用微扰理论，在这项工作中，我们开发了一种方法，该方法允许在密度泛函计算中使用的平面波基础的大小大幅减少。这种方法可用于赝势和全电子计算，在后一种情况下特别有益。在所有情况下，该方法的优点是可以准确预测任何环境下的可转移性误差。最后，这种方法可以很容易地实现为共轭梯度技术，因此它是计算效率。在这项工作中，我们应用这种方法来研究硼的高压相。我们发现，硼经历了一个相变从二十面体家庭的α-斜方晶系结构，这两个是半导体。α-斜方晶系结构具有比传统的单原子结构低的能量，这支持了硼的金属相以及因此的超导相比简单的单原子晶体复杂得多的断言。此外，我们认为，β-正交结构可能是一个候选的超导相的硼。
2002-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Anharmonic Effects in Hydrogen-Bond Symmetrization of High-Pressure Ice
本研究通过神经正则变换方法处理核量子非谐性，揭示了高压下冰VIII转化为冰X的氢键对称化转变压力降低至60 GPa且与温度无关，并发现氢氧伸缩在压力下出现反常软化。
2025-07-02 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The refractive index and electronic gap of water and ice increase with increasing pressure
确定水在高压和高温下的电子和介电性质是了解超临界条件下水环境（例如地球内部）的物理和化学性质的必要先决条件。然而，压缩冰和水的光学测量仍然具有挑战性，并且通常的做法是假设它们的带隙与测量的折射率成反比，这与数百种材料的观察结果一致。在这里，我们报告从头算分子动力学和电子结构计算表明，水和冰的折射率和电子间隙增加与压力，至少高达30 GPa。微妙的电子效应，与带间跃迁的性质和压力下的带边本地化，是负责这种明显的异常行为。
2014-08-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Pressure induced structural and dynamical changes in liquid Si. An ab-initio study
用无轨道从头计算分子动力学方法研究了高压下液态硅的静态和动态性质。在压力为4，8，14和23 GPa的四个热力学状态。计算的静态结构与现有的实验数据定性一致。我们分析了在8 ~ 14 GPa之间发生的显著结构变化及其对几个动力学性质的影响。
2006-03-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Ab initio studies of phonon softening and high pressure phase transitions of alpha-quartz SiO2
采用密度泛函微扰理论计算了α-石英的弹性性质和声子色散关系，研究了α-石英的弹性性质和声子色散关系随体压、单轴压和非流体静压的变化。计算的状态方程，弹性常数和声子频率被发现与现有的实验数据吻合得很好。当压力大于32 GPa时，（1/3，1/3，0）K点声子模变软。在相同的压力下，玻恩稳定性准则的研究表明，该结构是机械不稳定的。声子和弹性软化与石英的高压相变和非晶化有关，这些研究表明，在非流体静力学条件下，平均相变压力降低。单轴压力的应用，在K点不稳定性附近的石英晶体后的单斜C2结构转变的结果。这种结构介于石英和硅镁石之间，三分之二的硅原子处于八面体配位，而其余的硅原子保持四面体配位。这种新的单斜C2多晶型的二氧化硅，这是发现在环境条件下是亚稳定的，可能是几个竞争的密集形式的二氧化硅含有八面体配位的硅之一。讨论了高压铁弹相在硅中引起压力诱导非晶化的可能作用。
2006-01-21 cond-mat.mtrl-sci
High temperature and pressure thermoelasticity of hcp metals from ab initio quasi-harmonic free energy calculations: the beryllium case
该研究以hcp结构铍为例，在准谐近似下开展从头算热弹性研究，量化了零静态内应力近似的精度，对比了多种近似方法的差异，为极端条件下hcp金属热弹性研究提供实用方法。
2024-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure, Optical Response, Thermal and Mechanical Behavior of B6X (X = S, Se) under Pressure: A Comprehensive Ab-initio Exploration
University of Rajshahi（拉杰沙希大学）
研究通过密度泛函理论计算，全面探究正交晶系富硼硫族化合物B6S和B6Se在压力下的结构、电子、光学、力学和键合特性，发现其具有多种优异性能。
2026-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio insights into the pressure dependent physical properties and possible high-Tc superconductivity in monoclinic and orthorhombic MgVH6
本文采用密度泛函理论（DFT）和GGA-PBE近似，研究了MgVH 6的单斜（P21/m）和正交（Pmn 21）结构在压力下的结构、力学、电子、硬度、热、超导和光电性质。我们研究了P21/m相在0 GPa和Pmn 21相在100 GPa下的光学性质（考虑相稳定性）。MgVH 6的两个相都是结晶稳定的。P21/m相是机械稳定的，但Pmn 21是机械不稳定的，在我们的计算所考虑的压力。单斜晶系（P21/m）在性质上是可延展的，另一方面，正交晶系（Pmn 21）在100 GPa下在性质上是脆性的，并且在125 GPa至200 GPa的范围内的压力下变得可延展。硬度计算表明，在100 GPa下，Pmn 21具有正交相结构的超硬特性。斜方晶体的熔化温度很高。这也与体积模量、德拜温度和硬度计算一致。在前人研究的基础上，我们仅对正交晶系（Pmn 21）结构在不同压力下的超导转变温度Tc进行了理论计算。在100 ~ 200 GPa的压力范围内，相变温度在104.7 ~ 26.1K之间。MgVH 6，在这两种结构中，是弹性和光学各向异性的。
2022-11-17 cond-mat.mtrl-sci
