Hydrocarbons under pressure: phase diagrams and surprising new compounds in the C-H system
由于C-H体系在有机化学、生物化学、石油化学和行星化学中的重要作用，了解其高压行为具有重要意义。我们用演化结构预测和从头计算相结合的方法对C-H体系的压力-组成相图进行了系统的研究，发现只有饱和烃是热力学稳定的。预测了几种稳定的甲烷-氢共晶体：实验上得到的2CH_4·H_2空间群为I_4/m，在0 K时的稳定性范围为2-90 GPa，以及两种新的热力学稳定的化合物2CH_4·7·H_2（P-3 m_1空间群）和CH_4·9·H_2（Cm空间群）作为潜在的储能材料。预测甲烷的P21/c相在< 8 GPa的压力下是稳定的;本体石墨烷（CH）在P-3 m和Cmca相中分别显示出在7-18和18-50 GPa和0 K下是热力学稳定的;聚乙烯显示出具有窄的稳定范围。本文报道了C-H体系的p-T-x相图和CH_4的p-T相图。
2020-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Novel phase of beryllium fluoride at high pressure
一个以前未知的热力学稳定的高压相BeF $_{2}$已使用进化算法USPEX预测。这一阶段发生在18-27 GPa的压力范围内。其结构具有$C2/c$空间群对称性，在原始晶胞中包含18个原子。考虑到BeF $_{2}$和SiO $_{2}$之间的相似性，也已经研究了二氧化硅相，但是尚未观察到新相对于该系统是化学稳定的。然而，它被发现是亚稳的，并具有可比的能量，以已知的亚稳相的SiO $_{2}$，这表明其合成的可能性。
2015-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Tin-selenium compounds at ambient and high pressures
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理演化晶体结构搜索方法，在0 ~ 100 GPa压力范围内系统地研究了由Sn和Se原子组成的SnxSey晶体化合物.在没有任何先前输入的情况下发现SnSe和SnSe 2的所有已知实验相。在2.5GPa下，SnSe-Pnma相向SnSe-Cmcm相的二级多晶相变。最初是半导体的，这个相在7.3 GPa时变成金属。当压力进一步增加到36.6GPa时，SnSe-Cmcm相转变为CsCl型SnSe-Pm 3 m相，其在甚至更高的压力下保持稳定。发现具有不同化学计量比的金属化合物Sn_3Se_4-I_（43）d在18 ~ 70 GPa范围内是稳定的。已知的半导体二硒化锡SnSe 2-P3 m1相被发现从环境压力直到18 GPa是化学稳定的。最初是半导体的，它在超过8 GPa的压力下经历金属化。
2017-09-22 cond-mat.mtrl-sci
The role of van der Waals and exchange interactions in high-pressure solid hydrogen
本文研究了固体分子氢结构中的范德华相互作用。我们计算焓和吉布斯自由能，分别获得零温度和有限温度相图。我们采用密度泛函理论（DFT）计算电子结构，采用密度泛函微扰理论（DFPT）和vanderWaals（vdW）泛函计算声子谱。我们专注于固体分子$C2/c$，$Cmca$-12，$P6_3/m$，$Cmca$，和$Pbcn$结构的压力范围内的200 $<$ P $<$ 450 GPa。我们提出了两种结构的$C2/c$和$Pbcn$的第三阶段，这是稳定在不同的压力范围内超过200 GPa。我们发现vdW泛函对振动和有限温度相稳定性有很大的影响，但是不同的vdW泛函有不同的影响。我们的结论是，除了VDW相互作用，正确的治疗高电荷梯度限制是必不可少的。我们表明，交换相关的分子键长的依赖性也有相当大的影响，计算的金属化压力，引入误差高达100 GPa。
2017-08-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
A stable compound of helium and sodium at high pressure
氦通常被认为是化学惰性的，这是由于其极其稳定的闭壳层电子构型，零电子亲和力和无与伦比的电离电位。除了少数包合物外，还不知道它能形成化学稳定的化合物。在这里，使用从头算进化算法USPEX和随后的金刚石压砧单元中的高压合成，我们报告了一种氦和钠的化学稳定化合物Na2He的发现，该化合物具有萤石型结构，并且在>113 GPa的压力下稳定。我们表明，He原子的存在下，导致强烈的电子局域化，使这种材料绝缘。这一阶段是一个晶体，与电子对本地化的间隙，形成八个中心的两个电子键内的空钠8立方体。我们还预测了在15 GPa以上的压力下存在具有类似结构的Na2HeO。
2017-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Autonomous thermodynamically informed database generation for machine-learned interatomic potentials and application to magnesium
University of Warwick（华威大学）
本文提出了一种自主热力学引导的数据库生成方法，用于构建机器学习原子间势能模型，应用于镁，实现了在广泛压力和温度范围内的高精度描述。
2025-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Novel Rubidium Poly-Nitrogen Materials at High Pressure
First-principles crystal structure search is performed to predict novel rubidium poly-nitrogen materials at high pressure by varying the stoichiometry, i. e. relative quantities of the constituent rubidium and nitrogen atoms. Three compounds of high nitrogen content, RbN_{5} , RbN_{2} , and Rb_{4} N_{6} , are discovered. Rubidium pentazolate (RbN5) becomes thermodynamically stable at pressures above \unit [30]{GPa}. The charge transfer from Rb to N atoms enables aromaticity in cyclo-N_{^{_{5}}}^{-} while increasing the ionic bonding in the crystal. Rubidium pentazolate can be synthesized by co…
2017-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Efficient ab initio schemes for finding thermodynamically stable and metastable atomic structures: Benchmark of cascade genetic algorithms
介绍并基准测试了一种基于第一性原理的方法，用于高效、准确地找到热力学稳定和亚稳态原子结构。该方法被证明为气相金属氧化物团簇在热力学平衡与反应（氧）气氛在有限的压力和温度。它包括两个步骤。首先，通过全局优化技术扫描势能面，即，一个双并行的第一原理级联遗传算法的所有参数的选择验证对更高层次的方法。特别是，我们验证a）用于组装新的候选结构的结构的选择和组合的标准，和b）的交换相关功能的选择。的选择标准进行了验证，对一个完全无偏的方法：复制交换分子动力学。通过与密度泛函理论中目前可达到的最高水平的比较，证明了我们选择的交换相关泛函，即范德华校正的PBE 0混合泛函，即，重整化二阶微扰理论，rPT 2。在第二步中，通过从头算原子热力学分析低能结构，以确定在给定的反应气氛的温度和压力下使吉布斯自由能最小化的组合物和结构。
2014-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Pressure Focusing in Solids: A Reconstruction from Experimental Electron Density
本文提出了一种由实验电子密度重建固体电子连续统中电子内量子压力分布的方法。利用密度泛函理论的形式，我们得到了量子压力的空间晶内映射。结果通过量子压力聚焦（IQPF）的指示器可视化，该指示器揭示了由于量子效应而导致压力集中或耗尽的区域。IQPF包含了动力学、交换和关联效应对量子电子壳层结构形成的所有贡献，并清晰地描述了具有不同类型键合机制的晶体中的化学键特征。
2018-12-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Single-run determination of the saturation vapor pressure and enthalpy of vaporization/sublimation of a substance undergoing successive solid-solid and solid-liquid phase transitions: the case of $N$-methyl acetamide
Aarhus University（奥胡斯大学）
本研究通过单次运行测量N-甲基乙酰胺在不同温度下的饱和蒸汽压及相变焓，揭示其固-固和固-液相变过程中的热力学特性。
2026-01-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Stability and metallization of solid oxygen under high pressure
用第一性原理研究了压力为50 ~ 130 GPa、温度为1200 K的氧相图。具有$P6_3/mmc$对称性（$η^{'}$相）的金属分子结构被确定为在高于$ε$（${O_8}$）相的高温下在该压力范围内是化学稳定的。长期以来，理论和实验之间的分歧$ε$（${O_8}$）的稳定性，它的金属特性，和过渡到$ζ$氧相的压力得到解决。获得这些结果的关键是包括非谐晶格动力学效应和准确计算的交换相互作用中存在的热无序。
2019-02-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Stability of Solid Electrolyte Interphase Components on Lithium Metal and Reactive Anode Material Surfaces
锂离子电池（LIB）的特征在于在低电位下操作的反应性阳极，例如锂金属或硅，其通过固体电解质界面（SEI）膜钝化。众所周知，随着循环的进行，SEI会随着时间的推移而演变。在这项建模工作中，我们专注于两个主要的SEI组件，碳酸锂（Li 2CO 3）和锂乙烯二碳酸酯（LEDC）的稳定性。两种组分在接近平衡Li+/Li（s）电势时电化学稳定，但在接近平衡Li+/Li（s）电势时电化学不稳定。界面反应是引发本征热力学不稳定性的一种方式。预测Li（2）CO（3）和LEDC都在锂金属表面上表现出放热反应，并且势垒足够低以允许电池操作时间尺度上的反应。LEDC也容易在高Li含量的Li（x）Si表面上分解。我们的研究表明，锂金属表面上最内层的SEI层应该是Li（2）O薄层-唯一的化学和动力学稳定组分（在没有氟化物源的情况下）。这项工作也应该与电池循环过程中的锂电镀和Li（x）Si表面上的SEI演变有关。
2016-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Fermi surface effects in solid-solid phase transitions in simple metals under pressure
我讨论的行为组1和2的压力下的元素，描述晶体学的基础上金刚石砧压力细胞实验和电子结构计算。除了这些精确的方法，我们讨论了更直观的图片的电子驱动力的过渡，和结构图案，优化电子能量的费米能量打开赝能隙。
2005-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Stable Polar Oxynitrides through Epitaxial Strain
我们通过基于群体智能的结构预测方法、密度泛函晶格动力学和第一性原理分子动力学研究了ABO $_2$ N氮氧化物的能量有利结构随压力和应变的变化。我们预测了几种在高压下结晶稳定的极性氧氮化物钙钛矿。此外，我们发现钙钛矿结构的氮氧化物的铁电极性相可以是结晶稳定的，并在高压下在适当的衬底上合成。铁电氮氧化物在环境压力下外延应变下的动力学稳定性也意味着使用脉冲激光沉积或其他原子层沉积方法合成它们的可能性。我们的研究结果对进一步探索其他氮氧化物材料也具有广泛的意义。我们进行了第一性原理分子动力学，发现YSiO $_2$ N的极性钙钛矿是亚稳态至少600 K下的压缩外延应变转换到稳定的硅灰石样结构之前。YSiO $_2$ N在具有外延应变的压力下稳定。我们预测LaSi $_2$ N、LaGeO $_2$ N、BiSiO $_2$ N和BiGeO $_2$ N在零压力下即使没有外延应变也是亚稳态的铁电钙钛矿。
2021-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Solidification of the Glass-Forming Al86Ni2Co6Gd6 Melt under High Pressure
高压允许合成新的亚稳态化合物，这些化合物在正常条件下保持足够长的时间。到目前为止，人们还没有完全理解压力、玻璃形成能力和液体凝固是如何相互联系的。本文研究了在10 GPa压力下从温度为1800 K的熔体中快速冷却得到的Al_（86）Ni_2Co_6 Gd_6共晶合金的结构。X射线衍射分析和电子显微镜分析表明，样品均匀致密。该结构是精细分散的。在合金中形成了立方（cP 4/2）和四方（tI 26/1）结构的新的稳定晶相。研究表明，在10 GPa压力下获得的样品的平均显微硬度约为1700 MPa，比常压下的原始样品提高了近2倍。为了理解结果，我们使用从头算分子动力学，并研究了熔体如何随压力变化。结果表明，在1800 K的温度下，高压增加了熔体中二十面体团簇的浓度，使得在10 GPa下，二十面体内部的原子形成渗滤团簇，而在大气压下，它们没有。因此，熔体的玻璃形成能力在高压下增加，强烈影响固化过程。
2022-11-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Shape Driven Solid--Solid Transitions in Colloids
尽管固体-固体转变对于冶金、陶瓷、地球科学、可重构材料和胶体物质具有根本的重要性，但人们对材料如何在两种固体结构之间转变的细节却知之甚少。我们介绍了一类{简单}模型系统，其中的本地秩序的直接控制，通过胶体形状的变化，诱导固体-固体相变，并表征如何发生的转变的结晶。我们发现，在一个单一的形状家庭有固体-固体过渡，可以发生或没有热激活障碍。我们的结果为研究固-固相变提供了新的手段，并对可重构材料的设计具有指导意义。
2017-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
High-temperature and high-pressure apparatus aiming for synthesis of solid metallic hydrogen
80年前，人们就预测，在低温下将固态分子氢加压到高压，可以得到固态金属氢。此外，从理论上预测了固态金属氢在室温下具有超导电性。此外，令人惊讶的预测是，固体金属氢是一种亚稳金属，势垒为1 eV。该预测意味着固体金属氢即使在从高压释放后仍保持金属固相状态。冲击压缩合成液态金属氢。然而，为了在室温下在常压下获得金属氢，必须合成固体金属氢。理论预测，产生固态金属氢需要约500 GPa的超压。该压力接近金刚石砧座（DAC）可以产生的高压的极限。因此，很难通过使用DAC来合成金属氢。冲击压缩方法可以产生足够高的压力来合成金属氢。但这些方法都伴随着高温的产生，不可能合成固态金属氢。目前还没有确定的方法来合成固体金属氢。本文报道了一种新型的动态高压固体金属氢合成装置。我们表明，通过使用该装置，可以产生1TPa的高压，压力保持时间比传统的动态压缩方法长103至106倍。此外，我们表明，这种装置不伴随着高温的产生，不像传统的动态压缩方法，然后它是可能的，固体金属氢可能会合成这种装置。
2018-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Pressure effects in hollow and solid iron oxide nanoparticles
我们报道了空心和实心磁赤铁矿纳米颗粒的各向异性能的压力响应的研究。磁赤铁矿样品之间的差异是根据颗粒的大小，磁各向异性和形状来理解的。特别地，中空和固体样品之间的差异是由于纳米颗粒的不同形状，并且通过比较两种压力响应，可以得出结论，当与核相比时，壳具有更大的压力响应。
2013-01-24 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure molecular phases of solid carbon dioxide
本文用第一性原理计算对固态二氧化碳在50 GPa和1500 K下的热力学行为进行了理论研究。在这个压力-温度范围内，最近的实验的解释表明存在的CO2相之间的分子和共价键合的固体。我们重新审视的概念，在CO2相图的中间相，而不是提出分子结构，这提供了一个很好的协议与测量。
2003-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Equations of state for solids at high pressures and temperatures from shock-wave data
本文从化学炸药爆轰得到的压力和温度范围内的冲击波数据出发，解析推导了固体的完整状态方程。确定了热、热和不完全状态方程。还导出了冲击温度沿Hugoniot曲线的方程。
1999-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Krypton oxides under pressure
在高压下，氪，最惰性的元素之一，预计将成为充分反应，形成一类新的氪化合物;氪氧化物。利用现代从头算进化算法结合密度泛函理论，我们预测存在的几个化学稳定的Kr/O物种在高压下。特别是，我们的计算表明，在大约。在300 GPa下，一氧化物KrO应该自发形成，并且相对于组成元素和更高的氧化物保持热稳定和动力学稳定。一氧化物被预测形成非分子晶体与短Kr-O接触，典型的真正的化学键。
2015-10-01 cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Pressure on the Negative Thermal Expansion of Solid Methane
在可以忽略声子和librons的贡献，只考虑转动隧穿模的低温区，计算了压力对固体CH $_4$的热膨胀的影响.压力的影响示出的负热膨胀的峰值的幅度增加，并移动的峰值的位置的低温区域，这将渐近地到零温度，随着压力的增加。计算了转动隧穿模的Gruneisen参量。它是大的，负的，并且随着压力的增加而增加。
2019-11-28 cond-mat.mtrl-sci
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
High-pressure synthesis of rock salt LiMeO2-ZnO (Me = Fe3+, Ti3+) solid solutions
在7.7GPa和1350-1450 K下，通过ZnO与LiMeO 2复合氧化物的固相反应，合成了具有岩盐晶体结构的亚稳LiMeO 2-ZnO（Me = Fe 3+，Ti 3+）固溶体。用同步辐射X射线衍射研究了回收样品的结构、相组成、热稳定性和热膨胀性。在环境压力下，岩盐LiMeO 2-ZnO固溶体取决于组成在高达670-800 K下是动力学稳定的。
2011-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-Constant Monte Carlo Simulation of Solid CO2 Phase I up to 10 GPa using Kihara Potential Model
本文利用Kihara势模型和恒压NPT蒙特卡罗模拟研究固态CO2 I相在10 GPa以下的晶格行为，发现温度引起的分子取向随机分布显著贡献晶格常数增大，且计算结果与实验吻合良好。
2023-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic Studies of the Vibrational and Electronic Properties of Solid Hydrogen to 285 GPa
本文报道了在85-140 K、285 GPa静压下固体氢的拉曼散射和可见-近红外吸收光谱。我们得到的振动子和声子模式的压力依赖性与先前确定的较低的压力。结果表明，有序的分子相III的最高压力达到的稳定性，并提供对绝缘体到金属的过渡压力的约束。
2001-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Rare-gas solids under pressure: A path-integral Monte Carlo simulation
在等温-等压系综中，采用路径积分蒙特卡罗模拟方法，研究了惰性气体固体（Ne，Ar，Kr和H2O）在静水压力下的流动。这些模拟的结果进行了比较与现有的实验数据，并与那些从准谐波近似（QHA）。这种比较使我们能够量化的晶格振动的整体非谐性及其对稀有气体固体的几个结构和热力学性质的影响。振动能随压力增加，但这种增加比弹性能的增加慢，弹性能在高压下占主导地位。在PIMC模拟中，发现振动动能大于相应的势能，并且两者之间的相对差随着所施加的压力的升高而减小。QHA的准确性随着压力的升高而增加。
2006-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-induced metallization in solid boron
用第一性原理计算研究了高压下固体硼的不同相态。发现$α$ -B $_{12}$结构在高达270 GPa下是稳定的。它的半导体带隙（1.72 eV）在160 GPa附近连续下降到零，材料转变为弱金属。由费米能级处的态密度测量的金属性随着压力的进一步增加而增强。压力诱导的金属化可以归因于增强的硼-硼相互作用，导致能带重叠。这些结果与最近观察到的金属化和高压下体硼的相关超导性一致（M. I. Ehrts等，Science{ \bf 293}，272（2001））。
2001-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure of solid Oxygen at high pressure and low temperature
本文介绍了在低温和10 GPa压力下对固体氧进行X射线衍射的实验结果，通过仔细的样品制备和240 K左右的退火处理，获得了非常好的正交δ相的衍射花样。该相在低温下是稳定的，与最近的一些数据相反[Y. Akahama等人，Phys.Rev.B64，054105（2001）]，并且随着压力降低转变成单斜相，其被确定为低压α相。晶格参数的不连续变化，以及所观察到的α相的亚稳性增加的压力表明，转变是一级的。
2001-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Determining pressure-temperature phase diagrams of materials
我们扩展嵌套采样算法，以模拟材料在周期性的边界和恒定压力条件下，并显示它如何可以用来确定完整的平衡相图，对于一个给定的势能函数，有效地和高度自动化的方式。所需的唯一输入是组成和所需的压力和温度范围，特别是，在没有关于固相结构的任何先验知识的情况下恢复固-固相变。我们基准测试和展示的算法上的周期性Lennard-Jones系统，铝和NiTi。
2016-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
First Principles Calculation of Elastic Properties of Solid Argon at High Pressures
采用第一性原理赝势方法，采用平面波基组和广义梯度近似（GGA），计算了面心立方固态氩在1 ~ 80 GPa高压下的密度和弹性刚度系数.这一结果与清水等人最近用布里渊光谱法得到的实验结果符合得很好。86，4568（2001）]。柯西条件被发现是强烈违反的实验结果，表明大的贡献，从非中心多体力。本文的结果表明，采用周期性边界条件的标准密度泛函方法可以成功地应用于计算高压下稀有气体固体的弹性性质，而在低压下，弥散力是重要的。
2001-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Predicting phase transition pressure in solids:a semiclasical possibility
本文简要地评述了P.Savic和R.Kasanin提出的高压下材料行为的半经典理论的物理思想、相变压力的计算方法和某些结果。该理论以库仑相互作用为基础，辅以微观选择规则和一组实验建立的假设。它已从DAC实验应用到行星结构模拟。
1999-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Solid helium at high pressure: A path-integral Monte Carlo simulation
用路径积分蒙特卡罗方法研究了hcp和fcc相的固体氦（~ 3 He和~ 4 He）。模拟进行了等温等压（NPT）合奏在压力高达52 GPa。这使得人们可以研究同位素效应对晶体体积和振动能在很宽的参数范围内的温度和压力的依赖性。所得到的室温状态方程与实验数据符合较好。发现固态氦的动能E_k大于振动势能E_p，在低压下E_k/E_p约为1.4，随压力的增加而减小，并趋于1，与谐波固体一样。这些模拟的结果进行了比较与以前的NVT合奏路径积分模拟所产生的。较早的近似的有效范围进行了讨论。
2006-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
A comparative study using state-of-the-art electronic structure theories on solid hydrogen phases under high pressures
确定高压下固体氢的原子结构和性质是高压物理学的一个长期难题，在行星科学和材料科学中具有深远的意义。确定氢的压力-温度相图是具有挑战性的实验和理论，由于极端的条件和所需的精度在量子力学处理的组成电子和原子核，分别。在这里，我们明确地表明，耦合集群理论可以作为一个计算效率高的理论工具，预测固体氢相的高精度。我们提出了第一性原理研究的压力范围从100到450 GPa的固体氢相。计算的静态晶格常数进行比较，国家的最先进的扩散蒙特卡罗结果和密度泛函理论计算。我们的耦合团簇理论的最稳定的阶段，包括C2/c-24和P21/c-24的结果是在良好的协议与使用扩散蒙特卡罗，除了Cmca-4，这是预测显着不太稳定。我们讨论了所采用的方法的范围，以及它们如何作为有效和互补的理论工具来解决长期存在的理解高压下固体氢相的难题。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci
High pressure synthesis of FeO-ZnO solid solutions with rock salt structure: in situ X-ray diffraction studies
首次用X射线衍射和同步辐射研究了FeO-ZnO体系在4.8 GPa和1300 K温度下的化学相互作用。在750 K以上，观察到FeO和ZnO之间的化学反应，导致岩盐（rs）Fe 1-xZnxO固溶体（0.3 \leq x \leq 0.85）的形成。原位测量了这些固溶体的晶格参数随压力下温度的变化，并计算了相应的热膨胀系数。
2011-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Pair potentials and equation of state of solid parahydrogen to megabar pressure
本文用量子蒙特卡罗模拟方法计算了外推到零温、压力为~ 2 MBar的块状固体氢的状态方程。我们比较了三种不同的对电位，即Silvera-Goldman，巴克和一个最近提出的Moraldi，修改在短距离，包括一个排斥性的核心，在最初提出的潜在失踪的状态方程。Moraldi对势产生的状态方程与兆巴压力下的实验非常吻合，由于其较软的核心，并且至少与饱和蒸汽压下的SG或Buck一样准确。每个分子的实验测量的动能的估计提供了所有的对电位。
2013-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-Tunable Targets for Light Dark Matter Direct Detection: The Case of Solid Helium
本文提出利用静水压力调控固态氦的声子性质，通过第一性原理计算证明高压可显著提升其对轻暗物质的单声子探测能力，为进入更低暗物质质量区域提供了新的调控途径。
2024-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci hep-ph
The impact of Hubbard- and van der Waals-corrections on the DFT calculation of epsilon-zeta transition pressure in solid oxygen
本研究的目的是澄清的物理支配的固体氧从α相到zeta相的转变实验观察到在96 GPa使用密度泛函理论（DFT）。用PBE函数预测了在40 GPa下的转变。然后加入Hubbard修正以增强氧的p轨道局域化。ε-ζ转变压力显著提高到70 GPa。最后，我们加入了非局部范德瓦尔斯修正。转变压力略微增加到80 GPa。结果表明，Hubbard项的贡献优于van der Waals项.
2018-03-18 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure synthesis of MnO-ZnO solid solutions with rock salt structure: in situ X-ray diffraction studies
首次采用X射线衍射和同步辐射研究了MnO-ZnO体系在4.8 GPa和1600 K温度下的化学相互作用。在750 K以上，观察到MnO和ZnO之间的化学反应，导致形成岩盐（rs）Mn 1-xZnxO固溶体（0.3 \leq x \leq 0.7）。在高压下原位测量了这些固溶体的晶格参数与温度的关系，并计算了相应的热膨胀系数。
2011-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Dissociation of high-pressure solid molecular hydrogen: Quantum Monte Carlo and anharmonic vibrational study
本文对高压下固体氢的分子-原子跃迁进行了理论研究。我们使用扩散量子蒙特卡罗方法计算竞争相的静态晶格能和基于密度泛函理论的振动自洽场方法计算非谐振动性质。我们发现一个小的，但显着的贡献，从非谐振动能量。在374 GPa下发现了从分子Cmca-12直接到原子I4_1/amd相的转变。振动的贡献降低了91 GPa的转变压力。离解压力对同位素组成不太敏感。我们的结果表明，量子熔化发生在有限的温度。
2014-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Peculiarities of Ehrenfest equation for solids strained by uniaxial or hydrostatic pressure
严格推导出的情况下，当一个“有效”体积V* = AV的应变固体是一个连续的函数的温度的Ehrfest方程。将应变固体的Escherichfest方程推广到任意温度。远离0 K（与0 K附近的情况相反）的相变温度相对于单轴压力的导数取决于“有效”体积的温度膨胀系数。对于室温下受单轴压力应变的罗谢尔盐，对这种依赖性的主要贡献是系数A。在单轴压力下的二级相变，“有效”（但不是真实的）体积是温度的连续函数。固体在静水压力作用下的Eschlafest方程可以表示为与沿轴a、b、c的晶体线性热膨胀系数成比例的三个线性部分之和。这些部分等于二阶转变温度对流体静压（但不是单轴）的导数，
2015-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.gen-ph
CO2 packing polymorphism under pressure: mechanism and thermodynamics of the I-III polymorphic transition
在这项工作中，我们描述的热力学和机制的CO $_2$多态性转变压力下，从形式I到形式III结合标准的分子动力学，良好的回火metadaptics和committor分析。我们发现，相变发生通过协调重排的CO $_2$分子，通过各向异性膨胀的CO $_2$超原胞展开。此外，在高压下，我们发现，有缺陷的形式I的配置是相对于没有结构缺陷的形式I在热力学上更稳定。我们的计算方法显示的能力，同时提供了一个广泛的采样的配置空间，热力学稳定性的估计和一个复杂的，集体多态性过渡机制的适当描述。
2017-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Pressure dependence of the monoclinic phase in (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 solid solutions
我们结合高压X射线衍射、高压拉曼散射和光学显微镜研究了一系列PMN-xPT固溶体（x=0.2，0.3，0.33，0.35，0.37，0.4）在金刚石对顶砧中在300 K、高达20 GPa的压力下的行为。拉曼光谱显示，在380 cm-1以上6 GPa的所有样品的峰值，与以前的观察一致。X射线衍射测量结果与表明结构相变的光谱变化一致;我们发现，在伪立方（220）布拉格峰处的三重峰合并为6 GPa以上的双重峰。我们的研究结果表明，准同型相界区（x=0.33至0.37）与单斜对称的存在持续到7 GPa。用偏光显微镜观察了PMN-0.32PT单晶铁电畴的压力依赖性。畴壁密度随压力的增加而减小，在3GPa的适度压力下畴消失。我们提出了PMN-xPT固溶体的压力-组成相图。
2012-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Rubidium Polyhydrides Under Pressure: Emergence of the Linear H3- Anion
用密度泛函理论计算研究了压缩态铷多晶（RbHn，n>1）的结构及其在压力下的演化.这些阶段，开始稳定在只有P=2 GPa，由Rb+阳离子和一个或多个以下物种：H-阴离子，H2分子，和H3-单位。后一个基序是三中心四电子键的最简单的例子，存在于最稳定的结构RbH 5和RbH 3中。压力诱导H3-的对称化。在200 GPa以上的压力下，结晶最稳定的多金属硫化物。在研究的最高压力下，我们的进化搜索发现了一个RbH 6相，其中包含聚合物（H3-）$_\infty$链，显示出一维液体状行为的迹象。
2012-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Modeling oxygen self-diffusion in UO2 under pressure by M.W.D Cooper et al., Solid State Ionics 282 (2015) 26-30"
最近通过将分子动力学计算与化学模型cBΩ模型相结合，研究了UO ${_2}$中的氧自扩散系数[Cooper et al. Solid State Ionics 282（2015）26-30]在压力（0- 10 GPa）和温度（300- 1900 K）范围内的变化。氧自扩散作为增加静水压力的函数的显着减少，以及相关的活化能的增加被确定。在这里，我们扩展这项研究，并发现相应的激活体积的压缩性超过显着的压缩性的散装材料几乎一个数量级。这个结果很重要，因为在文献中通常假设这两个压缩系数相等。当将该体积的热膨胀系数与散装固体的热膨胀系数进行比较时，这同样成立。
2016-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Poisson's ratio in cryocrystals under pressure
本文给出了固体氢和稀有气体固体（He，Ne，Ar，Kr和Ar）在压力下泊松比（PR）的晶格动力学计算结果。利用半经验多体理论和第一性原理密度泛函理论计算，我们发现了三种不同类型的压力依赖关系：对于固体氦，压力依赖关系单调减小，而对于Ar、Kr和Ar，压力依赖关系单调增大。对于固体氢和Ne的PR的压力依赖性是非单调的，显示相当深的最小值。分子间的潜力在这种多样性的模式的作用进行了讨论。
2015-05-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Stack Pressure Considerations for Room Temperature All-Solid-State Lithium Metal Batteries
期望全固态电池通过使用锂金属阳极来实现具有高能量密度的电池。尽管固体电解质被认为具有足够的机械强度以防止锂枝晶扩展，但今天的各种报道仍然显示出由于室温下锂枝晶生长而导致的电池失效。虽然电池参数，如电流密度，电解质孔隙率和界面性能进行了研究，锂金属的机械性能和施加的堆压力对短路行为的作用仍然知之甚少。在这里，我们研究了全固态电池中锂金属的失效机制作为堆叠压力的函数，并对固体电解质中掩埋锂的界面和形态特性进行了原位表征。我们发现，5MPa的低堆压力允许在锂对称电池中可靠地镀覆和剥离超过1000小时，并且Li|氯化磷锂|LiNi0.80Co0.15Al0.05O2全电池，每次充电电镀超过4 μ m的锂，能够在室温下循环超过200次。这些结果表明在合理的堆压力下使全固态电池中的锂金属阳极成为可能。
2019-12-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anomalous melting behavior of solid hydrogen at high pressures
氢是宇宙中最丰富的元素，它在高温高压条件下的性质对于理解大型气态行星和其他天体的内部至关重要。在超高压下，固体氢由于其高零点运动而被预测转化为量子流体。在这里，我们报告的第一性原理两相共存和Z方法测定的熔点线的固体氢的压力范围从30到600 GPa。我们的结果表明，由经典分子动力学模拟得到的固态氢的熔点线在430 GPa附近达到最小值367 K，在更高的压力下，原子Cs IV相的熔点线恢复正斜率。考虑到氢气在如此低的温度下的量子效应的可能重要性，我们还采用费曼路径积分模拟确定了400，500，600 GPa压力下CsIV原子相的熔化温度。这些结果在一个向下移动的经典的熔点线约100 K，并暗示在一个可能的第二个最大值的熔点线在500和600 GPa之间的区域，证明了量子效应在这个系统中的重要性。结合起来，我们的结果意味着零温度量子液相的稳定场，如果它存在的话，只会发生在比以前认为的更高的压力下。
2013-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical calculations for solid oxygen under high pressure
本文通过理论计算研究了低温和7 GPa压力下固体氧的晶体结构。在计算中，晶体的绝热势近似由从头算方法计算的氧分子之间的成对势的叠加。单斜α结构在6 GPa内是稳定的，晶格参数的计算值与实验值符合得很好。变形的起源和各向异性晶格的可压缩性的基面的α-O2被清楚地证明。在6 ~ 7 GPa的压力范围内，通过X射线衍射实验，提出了两种结构：α和正交δ结构。发现在此压力范围内，这些结构之间的能量差变得非常小。讨论了这一趋势与X射线衍射实验结果不一致的关系。
2008-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of fully metallic σ-bonded boron framework induced high superconductivity above 100 K in thermodynamically stable Sr2B5 at 40 GPa
本研究通过第一性原理结构搜索，发现在40 GPa下热力学稳定的F43m Sr2B5因全金属σ键合硼框架与E声子模式强耦合，具有约100 K的高温超导性，为设计新型高超导硼化物提供了典型结构。
2023-10-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Temperature and Pressure Effects on Lattice Properties of Pure C60 Solid
采用一个基于原子-原子势的简单模型，通过引入非谐性，计算了纯C_{60}固体的各种体积、结构和热力学性质。计算了材料的体积模量、晶格和取向结构、热膨胀、声子频移、Gruneisen参数、热容和熵等与压力和温度有关的性质，并与已有数据进行了比较。虽然这些性能的一些结果已经计算较早，使用改进的潜在的模型，以适应C60固体，本文重申的有效性程度的潜力，在过去成功地解释所观察到的芳烃的性质。同样的潜力，没有修改使用复制，除了取向的绝对最小配置，广泛地说，所有其他计算的性质，以类似的精度。因此，它提供了一个平台，包括额外的条款解释的性质掺杂的C60固体和聚合的C60系统。
1999-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Unexpected Stoichiometries in Mg-O System under High Pressure
采用从头算演化模拟方法，我们探索了Mg-O体系在850 GPa压力下所有可能的化学计量比。除了MgO，我们的计算发现，两个非凡的化合物MgO 2和Mg3 O2成为热力学稳定在116 GPa和500 GPa，分别。详细的化学键分析表明，在所有氧化镁大的电荷转移。MgO 2中含有过氧化氢离子[O-O]2-，而非核电子密度极大值在镁化物Mg3 O2中起阴离子的作用。后一种化合物被计算为具有比MgO和MgO 2窄得多的带隙。我们讨论的条件下，MgO 2和Mg3 O2可能存在于行星的条件。
2012-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Negative Thermal Expansion in Solid Deuteromethane
本文计算了固态CD $_4$ III在低温区的恒压热膨胀，在该低温区，只有转动隧穿模是必不可少的，声子和librons的影响可以忽略。发现在mK区存在一个负热膨胀巨峰。该峰的高度与固体N-$_2$、CO、O-$_2$或CH $_4$在其三相点的热膨胀相当或甚至超过其热膨胀。它表明，在轻甲烷的情况下，压力的影响是非常不寻常的：从热力学Grüneisen参数（这是负的，在绝对值大）的压力依赖性证明，固体CD $_4$变得越来越量子与压力上升。
2020-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Novel solid-phase epitaxy for multi-component materials with extremely high vapor pressure elements: An application to KFe2As2
我们提出了一种新的固相外延技术，适用于高退火温度高达1000 ℃，没有再蒸发的碱金属元素与高蒸气压。这种技术是通过高品质的KFe 2As 2外延薄膜的成功生长证明。关键因素是采用定制设计的氧化铝容器/盖，并将其密封在不锈钢管中，在紧密封闭的样品空间中含有大量大气KFe 2As 2粉末。这种技术对于由具有非常高的蒸气压的元素组成的其他材料也是有效的，例如碱金属，并且可以在未来使用KFe 2As 2实现自旋电子器件。
2016-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
