Electrical properties of thermal oxide scales on pure iron in liquid lead-bismuth eutectic
利用电化学阻抗谱研究了200 ℃时预氧化铁在液态铅铋共晶（LBE）中的阻抗行为。比较了铁在空气中氧化不同温度和时间后所生长的氧化物的结构和电阻。结果表明，氧化温度越高，氧化膜的电阻越大，这是由于氧化膜的氧化皮越厚，缺陷越少。在相同温度（600 oC）下，延长氧化时间也可以降低氧化膜中的缺陷浓度，提高LBE中氧化膜的阻抗。
2020-10-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Characterisation of Corrosion Damage in T91/F91 steel exposed to Liquid Lead-Bismuth Eutectic
研究通过电子显微技术表征T91钢在700°C液态LBE中氧化/还原环境下的腐蚀行为，揭示侵入路径及Cr局部溶解机制。
2023-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Compatibility of $Zr_{2}AlC$ MAX phase-based ceramics with oxygen-poor, static liquid lead-bismuth eutectic
本工作研究了$Zr_{2}AlC$ MAX相基陶瓷与液体LBE的相容性，并提出了一种机制来解释所观察到的局部$Zr_{2}AlC$ /LBE相互作用。将陶瓷在500°C下暴露于贫氧（$C_{O}\le2.2 \cdot10^{-10}$质量%）的静态液体LBE 1000小时。在受LBE影响的$Zr_{2}AlC$晶粒中原位形成新的$Zr_{2}(Al,Bi,Pb)C$ MAX相固溶体。面外有序是有利的，在新的固溶体，其中$\textit{A}$ -层具有高和低的Bi/Pb含量交替的晶体结构，在协议与第一性原理计算。采用反应热压法合成了块体$Zr_{2}(Al,Bi,Pb)C$，并通过中子衍射研究了其固溶体的晶体结构。
2020-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Early stages of dissolution corrosion in 316L and DIN 1.4970 austenitic stainless steels with and without anticorrosion coatings in static liquid lead-bismuth eutectic (LBE) at 500$^\circ$C
研究了316 L和DIN 1.4970奥氏体不锈钢与贫氧（C $_O$ < 10 $^-$ $^8$质量%）静态液态铅铋共晶（LBE）在500°C下接触600-1000 h后的溶解腐蚀行为的早期阶段（$\le$ 1000 h）。本研究的目的是确定未涂层钢的相对早期耐溶解腐蚀性，并评估所选候选涂层（Cr $_2$ AlC、Al $_2$ O $_3$、V $_2$ Al $_x$ C $_y$）的保护性。钢的显微组织和热机械状态的预期差异的同时暴露显示钢的晶粒尺寸，退火/变形孪晶的密度，和二次析出物对钢的溶解腐蚀行为的影响。这项研究的结果提供了建议，钢铁制造的目的是使用钢建造第四代铅冷快堆。
2021-07-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The structure of a melt: The case of liquid bismuth
Instituto de Investigaciones en Materiales, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学材料研究所）；Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学理学院）
通过分子动力学和逆蒙特卡洛方法研究液态铋在573 K下的原子结构，发现对分布函数在3.25和6.55 Å处有显著峰，并在4.6 Å处有肩峰，平面角分布显示53°和85°（MS）及58°和90°（RMC）的峰，表明存在变形三角形和正方形结构。
2026-05-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Switchable band topology and geometric current in sliding bilayer elemental ferroelectric
本文发现双层铋单层的层间滑动可诱导拓扑平庸态与非平庸态交替相变，并调控Berry曲率偶极子及非线性反常霍尔电流，为拓扑存储应用提供了高能效机械控制平台。
2023-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Nanometer Resolution Elemental Mapping in Graphene-based TEM Liquid Cells
我们展示了一种新的石墨烯液体电池的设计，包括一个薄的光刻图案化的六方氮化硼晶体从两侧与石墨烯窗口封装。生产的超薄窗口液体电池具有精确控制的体积和厚度，并且对重复的真空循环具有鲁棒性。这项技术为液体细胞研究带来了令人兴奋的新机会，为高分辨率透射电子显微镜成像和光谱测绘提供了可靠的平台。使用电子能量损失谱（EELS）通过检测氧K边缘并测量满电池和空电池的厚度来确认水的存在。我们通过跟踪直径为0.5-5 nm的小金属纳米颗粒的动态运动和相互作用来展示这些液体细胞的成像能力。我们进一步提出了一个数量级的改进，在分析能力相比，以前的液体细胞的数据，与1纳米的空间分辨率元素映射可实现的液体封装的纳米粒子，使用能量色散X射线光谱（EDXS）。
2017-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Predictive power of polynomial machine learning potentials for liquid states in 22 elemental systems
Kyoto University（京都大学）
本文系统评估了多项式机器学习势在22种元素体系液态结构性质预测中的表现，发现其精度与DFT计算相当，验证了该方法对液态体系的广泛适用性。
2024-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Surface Induced Order in Liquid Metals and Binary Alloys
本文综述了几种纯液态金属（Hg、Ga和In）和三种在体相中具有不同杂原子化学相互作用的合金（Ga-Bi、Bi-In和K-Na）的表面X射线散射测量结果。表面诱导分层被发现为每个元素的液体金属。K-Na合金的表面结构类似于元素液态金属的表面结构。Bi-In在表面显示成对形成。发现Ga-Bi的表面偏析和润湿膜。
2004-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Corrosion Evolution of T91 Steel in Static Lead-Bismuth Eutectic Under an Oxidising Environment
University of Oxford（牛津大学）；Max-Planck-Institute for Sustainable Materials（马克斯·普朗克可持续材料研究所）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Australia's Nuclear Science and Technology Organisation（澳大利亚核科学与技术组织）
研究在氧化环境中T91钢在静态铅铋共晶中的腐蚀行为，探讨腐蚀层的形成机制及其对腐蚀速率的影响，发现保护层的形成对腐蚀过程有决定性作用。
2026-06-04 cond-mat.mtrl-sci
On the relation between the microscopic structure and the sound velocity anomaly in elemental melts of groups IV, V, VI
如文献中所报道的，IV、V和VI族的某些液体元素的声速显示出使它们与其他液体金属区分开的异常特征。为了确定这些异常可能的共同起源，在很宽的温度范围内对液态铋和锑进行了广泛的中子衍射测量。测定了液态Sb和Bi的结构因子与温度的关系。两种熔融金属的结构进行了仔细的分析，在各自的径向分布函数的峰值位置，宽度和配位数。在一定温度范围内，径向分布函数的峰宽没有增加，甚至有所减小。峰宽的这种反常温度依赖性与声速的反常温度依赖性相关。这种相关性可以通过随着温度增加液体结构的刚性来解释。的峰宽和声速之间的现象学的相关性，建议为金属熔体，并发现同意与现有的数据为正常和异常的元素液体在组IV-VI。
2010-11-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Field driven Metal-Insulator transition in rhombohedral Bismuth and Arsenic crystals
CSIR-National Physical Laboratory（印度国家物理实验室）；Academy of Scientific and Innovative Research (AcSIR)（科学与创新研究学院）；Institute of Mathematical Sciences（数学科学研究所）
研究磁场驱动的金属-绝缘体转变，发现铋在低温下表现出高场下的重新进入绝缘体转变，而砷则表现出常规单重转变，通过肖克利-德哈斯振荡和巨磁阻现象验证。
2026-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Test of a theoretical equation of state for elemental solids and liquids
我们提出了一种手段，用于构建高度精确的状态方程（EOS）基本上从第一原理的基本固体和液体，基于一个特定的分解的基础上凝聚态物质的原子核和电子的哈密顿量。我们还指出，在低压下的非谐和电子-声子项，都包含在这种形式主义的忽视，结果在热力学函数的热部分的误差小于5%。然后，我们明确显示的形式，其余条款的状态方程，评论使用实验和电子结构理论来评估他们。我们还构建了铝的状态方程，并将所得的Hugoniot与高达5 Mbar的数据进行比较，以说明我们的方法，并查看忽略非谐性等的近似是否仍然可行。我们发现一个协议的水平与实验是一致的低压的结果。
2003-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Elemental (im-)miscibility determines phase formation of multinary nanoparticles co-sputtered in ionic liquids
非平衡合成方法允许将本体不混溶的元素合金化成多元纳米颗粒，这拓宽了新材料的设计空间。尽管溅射到固体基底上可以将不混溶的元素结合成薄膜固溶体，但这对于离子液体中的纳米颗粒的溅射并不清楚。因此，通过在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑鎓双-三氟甲基磺酰基）酰亚胺[Bmim][（Tf）2N]的表面上共溅射Au-Cu（可混溶）、Au-Ru和Cu-Ru（两者均不可混溶）以及Au-Cu-Ru体系来研究在离子液体中溅射用于制备不混溶元素的纳米颗粒的适用性。分析溅射的纳米颗粒以获得（i）关于当溅射到离子液体表面上时纳米颗粒的一般形成过程的知识和（ii）信息，如果不混溶元素的合金纳米颗粒可以合成，以及（iii）固溶度的Hume-Rothery规则对于溅射的纳米颗粒是否有效的证据。伴随的原子模拟使用密度泛函理论的不同尺寸和顺序的集群确认，Au-Cu的可溶解性和Au-Ru和Cu-Ru的不可溶解性控制的纳米粒子的热力学稳定性。基于NP/离子液体系统NP稳定性的理论和实验结果，建立了离子液体中多元NP的形成模型。
2022-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Effect of the spin-orbit interaction on the thermodynamic properties of crystals: The specific heat of bismuth
近年来，人们对绝缘体和半导体的比热$C$越来越感兴趣，这是因为可以获得具有不同同位素质量的样品，并且可以使用电子能带结构作为出发点来执行其温度依赖性$C(T)$的\textit{ab initio}计算。研究的大多数晶体是元素晶体（例如，锗）或二元（例如，氮化镓）半导体。初始的电子计算是在局域密度近似下进行的，不包括自旋轨道相互作用。实验和计算结果之间的一致性通常被发现是好的，除了含有重原子的晶体（例如，PbS），在$C/T^3$的低温最大值处存在20%左右的差异。这种差异是由于忽略了重原子的自旋-轨道相互作用（对于铅原子的$p$价电子，$Δ_0\sim$为1.3eV）。在这里，我们讨论的测量和\textit{ab initio}计算的$C(T)$晶体铋（$Δ_0\sim$ 1.7 eV），严格地说，半金属，但在温度范围内，我们访问（$T >$ 2 K）作为半导体。我们扩展了文献中的实验数据，注意到没有自旋-轨道相互作用的\textit{ab initio}计算在$\sim$ 8 K处表现出最大值，比测量值低约20%。自旋轨道相互作用的加入显著减小了这种差异：$C(T)$的最大值现在只比测量值大7%。如果自旋-轨道哈密顿量减少了$\sim$ 0.8的因子，则得到精确的一致性。
2007-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Extended Short-Range Order Determines the Overall Structure of Liquid Gallium
多价金属熔体（镓、锡、铋等）具有微观结构特征，其通过中子和X射线衍射检测，并且在简单液体中不存在。基于中子和X射线衍射数据和液态镓的\textit{ab initio}分子动力学模拟结果，我们在原子水平上研究了这种液态金属的结构。时间分辨的聚类分析可以揭示，在液体镓的短程结构顺序是由一系列的相关长度。在对应于平衡液相的一组独立样品上进行的该分析公开了不存在稳定的结晶域以及对于镓的结晶相典型的分子状Ga $_2$二聚体。液态镓的结构可用软准球密堆积体系的简化模型再现。研究结果可用于其他多价液态金属的精细结构分析。
2020-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-induced spin glass state in elemental and crystalline neodymium
自旋玻璃是物质的一种高度复杂的磁性状态，与自旋挫折和结构无序有着错综复杂的联系。它们没有表现出长程序，并散发出老化现象，这使它们与量子自旋液体不同。我们报道了一种新型的自旋玻璃态，自旋-Q玻璃，可在块状结晶金属钕厚膜中观察到。利用自旋极化扫描隧道显微镜结合从头计算和原子自旋动力学模拟，我们可视化的原子尺度的非共线秩序的变化及其对磁场和温度的响应。我们量化了老化现象，将玻璃质与晶体对称性和能量景观联系起来。这一结果不仅解决了长期以来关于钕磁性的争论，而且表明玻璃化可能出现在其他缺乏外在无序的磁性固体中。
2020-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Prediction of a Mobile Solid State in Dense Hydrogen under High Pressures
固体的刚性和液体尺度的流动性被认为在元素物质中是不相容的。人们不可能有一种元素固体，它是长程位置有序的，其中原子像在液体中一样同时流动。唯一的例外可能是假设的4 He超固态。在这项工作中，我们证明了这种奇异的状态可以存在，即使在经典制度。利用从头算分子动力学（AIMD）和从头算路径积分分子动力学（AI-PIMD）方法，在1~1.5 TPa（1 TPa=10000000大气压）范围内，发现了一种同时具有长程空间有序性和液体尺度原子迁移率的稠密氢的新态.详细表征了其不同于一般固体和液体的特征，并对其稳定性和熔融行为进行了研究。广泛的AI-PIMD模拟进一步表明，即使在超低温下，这种状态也可能是（Meta）稳定的，这表明在致密金属氢中出现了一种替代类型的超固态。
2017-02-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Cell voltage model for Li-Bi liquid metal batteries
锂-铋锂电池是最好的液态金属电池之一。一个简单而快速的准一维电池电压模型，这样的设备。平衡电池电势是从从平衡电池电势的多个研究中得出的数据的复杂二维拟合获得的，并且与相图一致。同样，针对不同的电池几何形状，提供了跨电解质的欧姆电势降的几个分析和拟合函数。质量传输超电势起源于锂到铋合金化建模通过求解扩散方程，无论是解析或数值，并占正极的体积变化。该模型的适用性和局限性，最后说明在三个不同的实验设置。
2022-01-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Vacancy and Antisite-Induced Ferromagnetism in Liquid-Phase Exfoliated Bi$_2$Te$_3$
本研究表征了溶剂热插层法制备的液相剥离Bi₂Te₃，发现室温铁磁性源于空位和反位，并通过DFT和UV-Vis实验证实带隙随厚度减薄而变宽。
2024-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Geometrical Frustration in Liquid Fe and Fe-Based Metallic Glass
采用从头算方法研究了液态和过冷液体铁及铁基金属玻璃中的短程有序。我们分析数据以量化局部二十面体和多四面体有序度，并了解合金化在控制几何挫折程度方面的作用。比较元素铁铜，我们发现，在铁比在铜的二十面体的顺序的程度更大，可能是因为二十面体向错线缺陷更容易纳入BCC环境比FCC。在铁基金属玻璃形成合金（FeB和FeZrB），我们发现，引入小浓度的小B原子和大Zr原子控制本地二十面体秩序的挫折。
2007-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Superionic-like diffusion in an elemental crystal: bcc Titanium
最近的理论研究[Belonoshko et al. Nature Geoscience 10，312（2017）]揭示了在内核温度和压力下bcc Fe中几个原子的协同迁移。在这里，我们结合第一性原理和半经验原子模拟表明，扩散机制类似于预测的体心立方铁在极端条件下也是操作和相关的高温体心立方相纯钛在环境压力下。该机制需要大量（从两个到几十个）邻居沿着无缺陷晶体区域中的缠结闭环路径快速集体运动。我们认为，这种现象非常类似于超离子和液态金属的扩散行为。此外，我们认为，协同迁移是消失的小W-模式的声子频率先前通过中子散射检测到的原子的表现形式和潜在的机制异常大，显着的非Arrhenius自扩散特性的体心立方钛。
2019-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Real-time observation of the isothermal crystallization kinetics in a deeply supercooled liquid
低于熔化温度时，$T_m$晶体是典型的元素或分子体系的稳定相。然而，将液体冷却到低于$T_m$，结晶是不可避免的。液体可以过冷，最终形成低于玻璃化转变温度$T_g$的玻璃。尽管它们具有长的寿命和产生表观稳定性的强势垒的存在，但过冷液体和玻璃保持固有的亚稳态和对晶体的热稳定性不稳定。在这里，我们研究了在深过冷液体在1100 K，大约一半之间的$T_m$和$T_g$的原型强玻璃形成剂GeO $_2$的等温结晶动力学。结晶过程已通过时间分辨中子衍射观察了约三天。数据显示，无定形结构向α-石英相连续重组，最终材料由陷入低密度残余无定形基质的结晶域组成。的衍射图案的定量分析，可以确定的时间演变的相对分数的晶体和非晶，这是通过一个经验模型解释的结晶动力学。这种方法提供了一个很好的描述的实验数据，并确定了晶体和非晶之间的捕食者-猎物一样的机制，密度变化作为阻挡屏障。
2016-11-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Liquid anomalies and Fragility of Supercooled Antimony
Sapienza University of Rome（罗马第一大学）；University of Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；Leonardo S. p. A.（莱昂纳多股份公司）
本研究通过分子动力学模拟揭示了过冷锑的液态异常及高脆弱性，揭示其非晶态稳定性与超快结晶能力的关联。
2026-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Structural, vibrational, and transport properties of compound forming liquid Li-Bi alloys
本研究针对液态Li-Bi合金，通过修改模型势形式并结合t-matrix公式，克服了传统理论局限，准确重现了电阻率等温线趋势并解释了其非金属行为。
2025-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of structural and dynamical heterogeneity in the nucleation mechanism in Ni
获得对金属合金中晶体成核过程的基本理解对于开发和设计具有目标特性的高性能材料至关重要。然而，结晶是一个复杂的非平衡过程，尽管已经研究了几十年，但迄今为止，控制材料结晶机制的微观方面仍然难以捉摸。最近的证据表明，在过冷液体的空间不均匀性，其特征在于具有独特的流动性和秩序的扩展区域，可能是一个关键的微观因素，决定晶体成核的机制。这些发现推进了我们对结晶的基本性质的看法，因为大多数研究都假设晶体团簇在“均匀”液体中从随机波动中成核。在这里，通过分析过渡路径采样轨迹，我们表明，动力学的不均匀性起着关键的作用，在金属元素，镍晶体成核的机制。我们的研究结果表明，结晶优先发生在过冷液体中的低流动性的区域，证明在Ni晶体成核的集体动力学性质。此外，我们的研究结果表明，低流动性区域形成之前，空间上与作为前驱体的晶体相，随后出现的预定域重叠。我们的研究结果表明，在过冷液体的动力学和结构的异质性及其对成核机制的影响之间有着明确的联系，揭示了微观描述符，可以铺平一条新的途径来控制金属结晶过程。
2021-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
