First-principles study on oxidation effects in uranium oxides and high-pressure high-temperature behavior of point defects in uranium dioxide
用第一性原理计算了高温高压下二氧化铀中点缺陷和氧团簇的形成吉布斯自由能，电子结构采用LSDA+U方法，晶格振动采用德拜模型.声子对Frenkel对的贡献是显着的，而它是可以忽略不计的肖特基缺陷。流体静力学压缩的形成能量急剧变化，使缺陷浓度更敏感地依赖于压力。计算结果表明，在不考虑氧团簇的情况下，由于晶格振动的贡献，过化学计量比UO2中的铀空位占主导地位，而压缩有利于氧空位的产生，大大抑制了铀空位的产生。然而，在环境压力下，实验观察到的主要氧缺陷，在这个制度只能在一种形式的cuboctahedral团簇，强调的重要性，在UO 2 +x的缺陷集群。利用点缺陷模型建立了非化学计量比氧化物的状态方程，并将其应用于UO2+x的冲击Hugoniot。在此基础上，研究了一氧化铀、三氧化三铀、三氧化铀以及一系列缺陷UO_2在零开尔文下的氧化和压缩行为。分析了铀氧化物的力学性质和电子结构随氧化程度的变化，揭示了铀氧化物基态从金属态到莫特绝缘体再到电荷转移绝缘体的转变是由于5f轨道的强关联效应和电子从铀原子向氧原子的迁移共同作用的结果.
2011-11-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.comp-ph
Thermal conductivity suppression in uranium-doped thorium dioxide due to phonon resonant scattering
在这项工作中，二氧化钍（ThO $_2$，氧化钍）与低水平的替代铀（U）掺杂的热输运性质进行了探讨。我们观察到强烈的迹象，共振声子散射，声子和电子自由度之间的相互作用，除了常见的“杂质”散射由于质量和原子间力常数的差异，这种掺杂诱导。在水热合成的空间变化掺铀浓度的掺铀氧化钍单晶中研究了6%、9%和16%的掺铀浓度。在此晶体中，具有相对均匀的掺杂的等浓度区域位于局部热导率测量使用热反射技术。在77--300~K的温度范围内测量的热导率曲线与分析Klemens-Callaway热导率模型的预测进行比较，以确定不同声子散射机制的影响。在低温下，在这些掺杂水平的高度抑制的热导率表明，声子共振散射在U掺杂氧化钍的热导率降低中起着重要的作用。
2023-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Polyepitaxial grain matching to study the oxidation of uranium dioxide
提出一种前沿薄膜合成路线，将三维问题简化为二维，通过复制核燃料芯块晶粒结构，研究二氧化铀向U$_{3}$O$_{8}$的氧化相变行为。
2024-04-23 cond-mat.mtrl-sci
The grain-size effect on thermal conductivity of uranium dioxide
本文研究了晶界散射对二氧化铀（UO $_2$）热输运行为的影响。采用放电等离子烧结技术制备了不同晶粒尺寸（0.125、1.8和7.2 $μ$ m）的多晶样品，并用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱对其进行了表征。在2-300~K温度范围内测量了材料的热输运性质（热导率和热电功率），并分析了影响热导率的各种物理参数与晶粒尺寸的关系。我们表明，热导率系统降低晶粒尺寸在30 K以下的温度，其中边界散射占主导地位的热输运。在更高的温度下，这些材料中的热传输涉及更多的散射过程，使得分析变得困难。我们确定了晶界Kapitza电阻，这将导致所观察到的热导率随晶粒尺寸的增加，并将该值与使用文献中的分子动力学为UO $_2$计算的Kapitza电阻进行了比较。
2019-10-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin Neural Network Potential for Magnetic Phase Transitions in Uranium Dioxide
Japan Atomic Energy Agency（日本原子力机构）
本研究提出自旋神经网络势，用于模拟铀氧化物的磁相变，通过结合自旋轨道耦合和自旋自由度，实现了对磁态的准确描述，并验证了其在预测磁性材料行为中的有效性。
2026-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Structural behavior of uranium dioxide under pressure by LSDA+U calculations
采用LSDA+U近似的第一性原理计算研究了UO_2在300 GPa高压下的结构行为。结果表明，在38 GPa压力下，样品发生了向斜方晶系钴钨酸盐（Pnma）相的结构转变。这与实验观测到的~42 GPa相吻合。在80 ~ 130 GPa压力范围内还可能发生一个等结构转变，这在实验中还没有观察到。超过226 GPa的进一步高压缩将导致金属和顺磁转变。它相当于每个晶胞的体积为90埃^3，这与先前的理论分析结果非常一致，即离域5 f态所需的体积减小。
2007-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.comp-ph
The FAST Framework: Developing a Data-Efficient Machine Learning Potential to Decode Superionic Transition-Induced Thermophysical and Kinetic Anomalies in UO2 under Extreme Conditions
State Key Laboratory for Strength and Vibration of Mechanical Structures, Shaanxi Engineering Laboratory for Vibration Control of Aerospace Structures, School of Aerospace, Xi'an Jiaotong University（西安交通大学航天学院）；Aircraft Strength Research Institute of China（中国飞机强度研究所）
提出FAST框架，通过主动学习和超离子目标采样构建仅500个构型的数据集，微调基础模型得到UO2的机器学习势，准确预测超离子转变引起的热物理和动力学异常，并揭示其微观机制。
2026-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Point defects and clustering in uranium dioxide by LSDA+U calculations
采用基于密度泛函理论的LSDA+U方法，对非化学计量比UO 2 +x中点缺陷及其团簇行为进行了全面的研究.获得了迄今为止可用的准确的能量信息和电荷转移。这些能量比纯GGA和LDA提高了50%以上，我们表明密度泛函理论预测在任何成分下氧缺陷都比铀缺陷占优势，这只有在适当处理局域5 f电子后才有可能。计算还表明，氧团簇开始的上限为x~0.03。铀点缺陷引起的体积变化是单调的，但非线性的，而对于氧缺陷，增加x总是线性减少系统的体积，除了二聚体，需要额外的空间容纳，这已被确定为亚稳态离子分子。虽然氧二聚体通常占据Willis O“位点，在能量学和电荷态上模拟单个氧，但它们在环境条件下很少见。研究了它的分解过程和振动性质。为了系统地获得负离子过剩萤石的一般成簇机制，我们还分析了氧缺陷可能的基本成簇模式的局部稳定性。结果为理解UO 2 +x和beta-U4 O 9中Willis型和立方八面体团簇的结构提供了一种统一的途径。最后，我们将点缺陷模型推广到独立团簇近似，考虑了团簇效应对缺陷布居的影响。
2008-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interplay of defect cluster and the stability of xenon in uranium dioxide by density functional calculations
在核燃料（如二氧化铀）中，自缺陷团簇可能影响裂变气体的热力学行为。采用第一性原理LSDA+U方法，以氙原子为原型，发现氧缺陷团簇对气体原子热力学的影响是显著的，使氙原子的溶解能增加了0.5eV，约为700 K时最低两态能量差的43%。计算还揭示了铀空位和三空位之间的热力学竞争，在高温下将氙纳入超化学计量制度。结果表明，在亚化学计量比条件下，中性三空位是稀氙气最有利的位置;而在超化学计量比条件下，即使考虑了低温下氧的自缺陷团簇，中性三空位也比铀空位更有利。这不仅证实了前人的研究，而且将结论推广到更现实的燃料工况。当气体原子在铀空位处由于强马德隆势而被电离成电荷态时，这一观察意味着可以控制温度来调节气体原子的优选位置，然后调节气泡生长速率。针对DFT+U计算中经常遇到的亚稳态问题，提出了一种解决方法，即准退火方法。
2010-08-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.comp-ph
Capturing the ground state of uranium dioxide from first principles: crystal distortion, magnetic structure, and phonons
二氧化铀（UO $_2$）仍然是一个艰巨的挑战，第一原理的方法，由于复杂的相互作用之间的自旋轨道耦合，莫特物理，磁有序，晶体畸变。在这里，我们使用DFT+ $U$探索UO $_2$在零温度下，结合所有上述现象。技术上的挑战是导航DFT+ $U$产生的许多亚稳态电子态，这是使用$f$ -轨道占据矩阵控制来搜索基态来完成的。我们限制我们的搜索，以高对称性的铁磁相，包括自旋轨道耦合，这产生了以前未报道的占领矩阵。这个新发现的占领矩阵，然后作为一个初始化，探索对称性破缺阶段。我们发现3 k反铁磁态的氧笼畸变与实验结果非常吻合，并且自旋轨道耦合和Hubbard $U$都是关键因素。我们证明，只有选择声子模式有很强的依赖于哈伯德$U$，而磁有序只有一个小的影响整体。我们使用非弹性中子散射的声子色散曲线进行测量，我们的计算显示出良好的一致性时，使用合理的值$U$。DFT+ $U$的定量成功保证了在这一理论水平内对热输运和其他可观测量的探索。
2022-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anomalies in non-stoichiometric uranium dioxide induced by pseudo-phase transition of point defects
点缺陷在其他方面完美的晶体结构中的均匀分布通常描述了非化学计量材料的该状态的唯一伪相。以非化学计量比的二氧化铀为原型，我们发现，类似于传统的相变，这些赝相也将从一种状态转变为另一种状态，通过改变主要的缺陷物种时，压力，温度，或化学成分的外部条件变化。利用第一性原理计算，沿UO 2的冲击Hugoniots曲线和等温压缩曲线数值观测到了这种奇异的转变。在低温下，它会导致热力学性质和电子结构的异常（或准不连续）。特别是，在冲击温度和比热在恒定压力下的异常是明显的。但随着温度的升高，它逐渐转变为平滑的交叉，变得不易辨别。这种类型的转变的潜在的物理机制和特性编码在吉布斯自由能，并阐明清楚地通过分析与作为压力和温度的函数的缺陷布居的变化的相关性。这种相变的可能的实验观察的机会和挑战也进行了讨论。
2012-04-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Thermal Recovery Mechanisms of UO2 Lattices
实验组研究了辐照过的二氧化铀晶格的热恢复，并根据激活能等间接观测结果估算了与各恢复阶段有关的缺陷。本文采用原子模拟方法研究了中子和α粒子辐照二氧化铀晶格的热恢复机制。等时和等温退火已被施加到辐照样品。按照与实验组相同的步骤，用分子动力学模拟计算了活化能，并与经验数据进行了比较，结果显示出良好的一致性。利用分子动力学模拟和密度泛函理论计算了阻挡型缺陷的迁移能垒和恢复能。然而，与大多数实验组的预测不同，它表明中子和α粒子辐照的晶体结构不热恢复出于同样的原因。中子辐照二氧化铀晶体的三个恢复阶段都是由氧缺陷引起的，而α粒子辐照二氧化铀晶体的三个恢复阶段分别是由氧-铀、铀和铀间隙缺陷引起的。最后，辐照晶体的热回复的原因和主要驱动力是阻碍型缺陷，它导致所有其他类型的缺陷在每个晶格回复阶段中自行回复。
2016-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Absence of Induced Ferromagnetism in Epitaxial Uranium Dioxide Thin Films
针对此前声称外延UO₂薄膜存在诱导铁磁性的研究，团队通过元素特异性的XMCD技术复现检测，发现仅磁化率小幅升高，无铁磁性及磁有序迹象，推翻了原有结论。
2024-02-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phonon spectrum, thermodynamic properties, and pressure-temperature phase diagram of uranium dioxide
利用局域密度近似（LDA）$+U$方法研究了UO $_{2}$的结构相变、力学和热力学性质.理论计算得到0 K时的相变压力为40 GPa，与实验值42 GPa吻合较好。压力引起的弹性常数，弹性模量，弹性波速度，和德拜温度的萤石相的增强。超原胞方法计算的基态萤石结构和高压共隧道石结构的声子谱表明，共隧道石结构在环境压力下是动态不稳定的。根据$Γ$ $-$-$X$方向的虚模和$Γ$ $-$ $Z$方向的软声子模，确定了共隧道石到萤石的跃迁路径.在准谐近似下，我们用第一性原理声子态密度和德拜模型计算了晶格振动能。计算的晶格参数，熵和比热的温度依赖性同意与实验观察在低温域。UO $_{2}$两相的吉布斯自由能差预示了压力-温度相图中的边界。固液边界近似的经验方程，使用我们计算的弹性常数。
2013-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Simulation of ion track ranges in uranium oxide
在100-800千电子伏的注入能量范围内，对二氧化铀中碘注入的射程密度进行了统计上合理的离子径迹模拟和已发表的实验测量结果之间的直接比较。我们的模拟进行了REED-MD（稀有事件增强域以下分子动力学），以考虑在单晶和多晶实验样品的材料结构。我们发现REED-MD结果和多晶靶材的实验之间接近完美的协议。
2010-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Chromium-doped uranium dioxide fuels: A review
本文综述了Cr掺杂UO2燃料的研究，阐明Cr取代掺入控制溶解度、Cr/Cr2O3氧化还原影响U扩散，液相烧结促进晶粒生长，并展望结合机器学习加速其应用。
2025-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Swelling Mechanism of Lattice with the Ingrowth of the Defects in UO2
辐照引起的二氧化铀膨胀和缺陷的向内生长还没有完全弄清楚。实验和理论团体试图用各种复杂的理论来解释这一现象。在本研究中，分子动力学模拟方法很好地再现了实验的晶格膨胀和晶格的过饱和。从与实验数据的相似性可以看出，在裂变诱导晶格中只产生了氧的Frenkel对，而α粒子辐射既产生了氧缺陷，又产生了相当数量的铀缺陷。此外，在这项工作中，缺陷被分为两个子群的障碍和扭曲，它表明，障碍型弗伦克尔对只负责裂变和α粒子辐射的晶格膨胀。相对晶格膨胀率与残存铀缺陷的阻碍类型呈线性关系。此外，在高浓度下，一些阻塞型铀弗伦克尔对在其八面体笼中与氧形成双重或三重结构，这增加了线性依赖性的斜率。
2014-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Actinide and Lanthanide Dioxide Lattice Dilatation Mechanisms with Defect Ingrowth
采用分子动力学模拟方法模拟了α粒子辐照下的单晶氧化物晶格（CmO 2，AmO 2，CeO 2，UO 2，NpO 2，PuO 2，ThO 2）。晶格参数的变化与IFP阳离子缺陷呈指数增加。这些数据与α粒子剂量实验的晶格参数变化相一致。前峰和后峰出现在辐照氧化物阳离子-阳离子径向分布函数的主峰周围，分别表示阻塞型和畸变型缺陷。研究了晶格畸变对阻塞型阳离子缺陷数量的依赖性。在以前的研究中，阻塞型铀缺陷被发现是直接负责的UO 2晶格膨胀，它们之间有一个线性关系。还确定该线性方程在低缺陷浓度和高缺陷浓度下具有两个不同的斜率。在本文中，人们发现，这些现象并不特定于UO 2和适用于所有的萤石结构的锕系和镧系二氧化物在这里研究。这些发现为更普遍的规律的存在提供了线索。
2020-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Thermophysical properties of spark plasma sintered UCo: a comparison with machine learning predictions
Kyoto University（京都大学）；Osaka University（大阪大学）
本研究通过实验验证了机器学习对UCo热导率预测的准确性，并展示了其在筛选高热导率铀化合物中的应用价值。
2026-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Impact of dynamic Jahn-Teller effect on magnetic excitations, lattice vibration, and thermal conductivity in UxTh1-xO2 system
本文结合实验与第一性原理热输运模型，揭示UxTh1-xO2中动态Jahn-Teller效应、声子-自旋散射及磁激发对低温热导率的影响。
2024-12-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theoretical Study on the Structural and Thermodynamic Properties of U-He compounds under High Pressure
本研究通过密度泛函理论计算和分子动力学模拟，发现高压下铀氦化合物可形成U4He和U6He两种层状金属亚稳相，并发生一维超离子相变，为核材料极端条件下的行为提供了新见解。
2024-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
High-precision molecular dynamics simulation of UO2-PuO2: pair potentials comparison in UO2
我们的系列文章致力于使用高性能图形处理器（GPU）在刚性离子和对相互作用（RIPI）近似下对混合锕系元素-氧化物（MOX）燃料进行高精度分子动力学模拟。在这第一篇文章中，10个最新的和广泛使用的原子间的对势（SPP）的评估再现的二氧化铀（UO 2）的固相性质的晶格常数，体积模量，焓和热容的温度依赖性。在从300 K到熔点的宽温度范围内以1 K的精度进行测量。最好的结果由最近的两个SPP MOX-07和Yakub-09证明，它们都在300- 3100 K的温度范围内符合推荐的热膨胀。在2500 K以上的温度下，它们比广泛使用的SPP Basak-03和Morelon-03更好地再现了实验数据。
2011-06-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Combination of thermal and electric properties measurement techniques in a single setup suitable for radioactive materials in controlled environments and based on the 3-omega approach
我们设计并开发了一种新的实验装置，基于3 Ω方法，在宽温度范围（2-550 K）和高达9 T的磁场下测量各种样品的热导率、热容和电阻率。通过测量各种金属（铜、铂和康铜）和绝缘材料（SiO_2）的热导率，验证了该方法的有效性，这些材料的热导率范围很宽（1-400 Wm-1 K-1）。我们已经成功地利用这种技术测量了两个锕系单晶，二氧化铀和氮化铀的热导率。这种研究核材料的新实验方法将有助于推进反应堆燃料的开发和理解。我们还表明，这种实验设置可以适应物理特性测量系统（量子设计）环境和/或其他制冷机系统。
2018-04-03 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
High-precision molecular dynamics simulation of UO2-PuO2: Anion self-diffusion in UO2
我们的系列文章致力于使用高性能图形处理器（GPU）在刚性离子和对相互作用（RIPI）近似下对混合锕系元素-氧化物（MOX）燃料进行高精度分子动力学模拟。本文利用最近广泛使用的十组原子间对势（SPP），在周期（PBC）和孤立（IBC）边界条件下，研究了二氧化铀（UO 2）中氧负离子的自扩散机制。测量的扩散系数范围很广（从熔点时的10^-3 cm ^2/s到1400 K时的10^-12 cm ^2/s），这使得模拟结果与实验数据（仅在低温（T < 1500 K）下已知）的直接比较（无需外推）成为可能。一个非常详细的（1 K的温度步长）计算的扩散系数使我们能够绘制的扩散激活能及其衍生物的温度依赖性，这两者都显示了一个宽（~1000 K）的超离子过渡区确认了我们之前获得的热容量的宽的峰值。结果表明，在无表面缺陷或人工嵌入缺陷的模型晶体中，阴离子自扩散不受SPP影响，而是通过交换机制进行，而不是以往工作中所认为的间隙或空位机制。交换扩散激活能与晶格静力学计算的反Frenkel缺陷形成能相吻合。
2012-10-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Molecular dynamics simulation of UO2 nanocrystals melting under isolated and periodic boundary conditions
采用分子动力学（MD）模拟方法研究了UO 2纳米晶的熔化过程。在刚性离子近似下，对十组最近广泛使用的对势进行了评估。孤立（在真空中）和周期性的边界条件（PBC）进行了探讨。在PBC下用恒压器测量了熔点随压力的变化关系。这些曲线在-20 GPa附近为零，在25 GPa附近达到饱和，并且在其间非线性地增加。利用孤立边界条件下的表面模拟，成功地再现了推荐的熔化温度和密度跳跃。然而，聚变热仍然被低估了。这些熔化特性是针对立方形状的纳米晶体计算的，其颗粒数在768-49 152个之间（体积范围为10-1000 nm^3）。得到的倒数大小依赖性下降非线性。线性和抛物线外推到宏观值被认为是。抛物线型更适合于温度和熔化热数据的分析。
2012-06-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Stability mechanism of cuboctahedral clusters in UO2: First-principles calculations
用第一性原理LSDA+U方法研究了非化学计量比UO2中立方八面体团簇的稳定性机制。计算结果表明，结构稳定性是从U_6O_（12）分子团簇继承来的，而通过在分子团簇中心增加一个氧原子而获得的能量使其在与点氧分子的竞争中胜出。中心氧沿方向的局部位移<111>也导致团簇8折叠简并，并在有限温度下相对增加浓度。但总的来说，温度的升高，即，熵的影响，有利于点间隙超过立方八面体集群。
2008-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Molecular dynamics simulation of UO2 nanocrystals surface
本文采用分子动力学（MD）方法，在孤立（非周期）边界条件下，在对势和刚性离子近似下，研究了二氧化铀（UO 2）纳米晶（NC）的表面。结果表明，一个立方体形状的模型NC是亚稳的，并在结构弛豫过程中达到稳定的平衡超过1000 ns（200万MD步骤），这与NC的大小增加的八面体形状的时间。我们测量的尺寸依赖的晶格参数和表面能量密度密度的立方和八面体形状的NC的体积高达1000 nm 3（50000个粒子）在2200 K和2300 K的温度。对于表面{100}和{111}，我们得到能量密度σ100=1.602 \pm 0.016 J/m^2，σ111=1.137 \pm 0.032 J/m^2，表面张力常数γ111=0.875 \pm 0.008 J/m^2。得到的σ100/σ111=1.408 \pm 0.042（误差范围内）与UO_2单晶中微观空穴测量的实验值1.42 \pm 0.05相一致。
2011-03-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Orbital-Selective Mott Transition and Evolution of the Zhang-Rice State in Cubic Phase UO$_{2}$ Under Pressure
采用密度泛函理论和动力学平均场论相结合的方法研究了不同体积下立方相二氧化铀的电子结构。\emph{ab initio}计算预测在$\approx 45$ GPa的中等压力下的轨道选择性莫特绝缘体-金属转变。在此压力下，$j=5/2$态变为金属态，而$j=7/2$态保持绝缘直至约60 GPa。在金属状态下，我们观察到5 $f$占领和总角动量与压力的快速下降。同时，广义张赖斯态，这是占主导地位的$j=5/2$字符，迅速消失后过渡到金属相。
2015-06-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Molecular dynamics study on planar clustering of xenon in UO2
通过与从头算结果的比较，研究了二氧化铀原子间相互作用势对模拟萤石相以外结构稳定性的适用性。为了获得辐照损伤下UO2大尺度形变模型的初步可信度，本文引入了高压共隧道石相和松散堆积的虚晶。用分子动力学模拟研究了二氧化铀燃料中氘原子的行为。除了基态气泡的几何形状，我们发现，一个平面分布也（Meta）稳定的热力学扰动下的氙。在典型的反应器温度为1000 K时，具有平面构型的双金属原子处于液态，其在与固体UO2的界面附近呈现调制层结构。这些Xe原子释放出来后，仍然存在平面缺陷环。
2007-03-26 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Interesting magnetic response of the nuclear fuel material UO2
本文通过测量随温度和磁场变化的直流磁化强度，研究了二氧化铀的磁响应。UO 2在室温下是顺磁体。然而，磁化率，偏离居里-外斯（CW）的顺磁行为低于T = 280 K。进一步降低温度，UO 2经历相变到TN = 30.6 K以下的反铁磁状态。零场冷却（ZFC）和场冷却（FC）磁化强度在TN以下表现出明显的热磁不可逆性。FC磁化强度的温度依赖性更像铁磁体，而ZFC磁化强度表现出在反铁磁体中通常观察不到的独特结构。在低外加磁场中，这种磁化的热磁不可逆性以一种微妙的方式存在，即使在TN以上的顺磁区直到相当高的温度，但在高外加磁场中消失。对CW定律的偏离以及ZFC和FC磁化强度之间的不可逆性表明TN以上的顺磁态不是一个简单的顺磁态。TN以下的磁响应随外加磁场的增大而显著变化。磁化过程中的热磁不可逆性随外加磁场强度的增大而增大，但在较高的外加磁场下则减小。在磁化强度的等温磁场变化中也观察到磁场诱导相变的细微特征。所有这些实验结果突出了UO 2反铁磁态的非平凡性质
2021-04-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Distinct magnetic phase transition at the surface of an antiferromagnet
在大多数磁系统中，表面需要在与主体相同的温度下有序。在本研究中，我们报告了一个独特的和意想不到的表面磁相变，唯一的温度低于内尔温度。利用掠入射X射线共振磁散射技术，我们观察了二氧化铀的近表面行为。UO $_2$是一种非共线的三重q反铁磁体，其U离子位于面心立方晶格上。理论研究表明，在表面处，由于失去键，当表面附近的自旋旋转时，能量增加减少，逐渐失去其与表面分量的法线。在表面，最低能量的自旋组态具有双q（平面）结构。随着温度的升高，热波动使表面处的面内晶体场各向异性饱和，导致具有铁磁$XY$特性并且与体相解耦的软激发。有限的二维$XY$模型的结构因子，适合的散射强度的几个数量级的实验数据。我们的研究结果支持一个明显的磁过渡在表面的Kosterlitz无磁普适性类。
2014-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Theoretical assessment on the possibility of constraining point defect energetics by pseudo-phase transition pressures
利用第一性原理方法计算的缺陷型二氧化铀的能量学和状态方程，论证了通过测量相应缺陷赝相的相变压力来约束点缺陷形成能的可能性。机械稳定的范围内的萤石结构的UO 2，这决定了相关的伪相变的最大可能的压力，引起的缺陷形成能量，跨越一个宽的频带和重叠与现有的实验估计。我们发现，赝相界的知识，不仅可以提供重要的能量信息，这是有助于减少散射在目前的估计，但也是有价值的指导理论评估，甚至验证或证伪的理论。为了考虑缺陷的相互作用和外推的物理量在有限的化学计量偏差附近的化学计量，我们开发了一个通用的形式主义来描述一个有缺陷的系统的热力学。我们还表明，它是可能的，包括在一个简单的点缺陷模型（PDM）的表达缺陷之间的相互作用，通过引入一个辅助常数平均场。这种简单PDM的推广导致了极大的通用性，允许人们研究化学计量偏差对材料行为的非线性影响。它是从有限缺陷浓度到稀释极限提取缺陷能量的有力工具。除此之外，本文还对理论形式的全部内容和一些相关的有趣问题，包括重入赝跃迁、多缺陷共存、带电缺陷以及量子晶体中瞬时缺陷响应的可能后果进行了探讨和讨论。
2013-05-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
