Synthesis of Tungsten Oxide Nanoparticles using a Hydrothermal Method at Ambient Pressure
采用一种简单廉价的低温低压水热法，在低于5 oC的温度下，向稀钨酸钠（Na2WO4. 2H2O）溶液中加入盐酸，合成了纳米钨酸盐（WO3. H2O）。在300 ℃或以上的温度下进行热处理，导致相变为单斜晶系的WO3，同时保持纳米颗粒的形态。采用粉末X射线衍射、透射电子显微镜（包括电子能量损失谱和电子衍射）和X射线光电子能谱学对产物进行了表征。
2014-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Early Stages of Self-Healing at Tungsten Grain Boundaries from Ab Initio Machine Learning Simulations
本研究利用针对钨晶界的机器学习势进行分子动力学模拟，揭示了低温缺陷迁移和稳定晶界，迁移能为0.048 eV，展示了从头算模拟在耐辐射材料开发中的潜力。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
An empirical potential to simulate helium and hydrogen in highly irradiated tungsten
本研究开发了一种快速EAM势，用于模拟钨中氦和氢的相互作用，并通过热力学模型预测充气空洞能量，经分子动力学验证。
2025-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Microstructural and texture evolution of Copper-(Chromium, Molybdenum, Tungsten) composites deformed by high-pressure-torsion
采用室温高压扭转（HPT）对含Cr、Mo或W的Cu-难熔金属复合材料进行了剧烈的塑性形变。在等效应变为~75时，每个复合材料中均形成层状显微组织。难熔金属形成了{hkl}<111>纤维织构，并向切向方向略微倾斜。这种织构在Mo和W中比在Cr中更强且更清晰。通过对这些样品施加垂直于原始剪切应变的附加HPT变形，发现Cu 30 Mo 70和Cu 20 W80（wt.%）的片层结构发生了变化。复合材料可以保持在高等效应变，并且耐火层厚度可以在Cu_（20）W_（80）中减小到20-50 nm，在Cu_（30）Mo_（70）中减小到10-20 nm。虽然相邻区域的微观结构对齐，并有证据表明，在这两种复合材料的局部织构，大块织构的Cu 30 Mo 70在这第二步的HPT变形变得较弱。这是由于难熔金属薄片是不连续的和不完全对齐的。这项工作表明，通过高压扭转可以形成Cu-VI族难熔金属的超细复合材料，其中存在足够体积分数的Mo或W的纳米层状结构是可能的。
2018-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Extreme high-pressure distortion phase of Bi2MoO6 in Bi2Mo0.94W0.06O6 at ambient pressure for augmented octahedral rotations and metal-oxide charge transport
铋酸铋（BMO）是Aurivillius家族中最简单的化合物，作为可调谐电容器和传感器有着广泛的应用。本文研究了钨掺杂钼酸铋的结构、光学和催化性能。用Rietveld结构精修方法，利用X射线粉末衍射数据对晶体结构进行了严格的研究。拉曼散射表明，BMO的结构畸变主要是由于MoO 6八面体的刚性旋转。通过紫外-可见光谱研究发现，由于钨的引入，体系的禁带宽度增大，与纯BMO相比，W掺杂BMO表现出了显著的光催化性能。
2019-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Linear scaling DFT calculations for large Tungsten systems using an optimized local basis
密度泛函理论（DFT）已成为从头计算模拟的准标准，具有广泛的应用。虽然DFT的固有立方标度在很长一段时间内将可访问的系统大小限制在数百个原子，但线性标度DFT方法的最新进展已经允许解决更大的问题。然而，由于这些线性缩放方法是针对绝缘体开发的，它们通常不能直接应用于金属，因为需要有限的温度来确保密度矩阵的局部性。在本文中，我们表明，一旦采用有限的电子温度，线性缩放版本的BigDFT代码能够利用这一局部性提供一个计算处理，相对于金属系统的原子数的线性缩放。我们提供了基于块状钨的原型示例，它在为聚变反应堆寻找安全和持久的材料方面发挥着关键作用。我们相信，这种方法可能有助于开辟研究此类材料电子结构的新方法的道路，特别是在需要大型超级电池时。
2017-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Halide-Assisted Atmospheric Pressure Growth of Large WSe2 and WS2 Monolayer Crystals
二维（2D）二硫属钨晶体的化学气相沉积（CVD）需要钨源在气相中的稳定流动。由于氧化钨前体的高升华点，这通常需要高温和低压。我们采用碱金属卤化物（MX，M= Na或K，X=Cl，Br或I）作为生长促进剂，在中温（700 ~ 850 oC）下，用常压CVD法制备了WSe_2和WS_2单层膜。我们将促进生长归因于在生长期间形成挥发性卤氧化钨物种，这导致将前体有效地递送到生长衬底。单层晶体被发现是免费的无意掺杂与碱金属和卤素原子。WSe 2器件的空穴和电子迁移率分别达到102和26 cm 2 V-1 s-1，WS 2器件的电子迁移率达到14 cm 2 V-1 s-1。
2015-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
A novel superhard tungsten nitride predicted by machine-learning accelerated crystal structure searching
过渡金属氮化物兼具高硬度和良好的热稳定性，具有很大的潜在应用价值，但迄今为止还没有合成出稳定的超硬过渡金属氮化物。在这里，通过我们新开发的机器学习加速晶体结构搜索方法，我们设计了一种超硬氮化钨h-WN 6，它可以在65 GPa左右的压力下合成，并可在环境压力下淬火。该h-WN 6由单键N6环构成，并呈现离子样特征，其可以用公式表示为W2.4+N62.4-。它在0 GPa下具有1.6 eV的带隙，并且在压力下表现出异常的带隙加宽行为。令人兴奋的是，这种h-WN 6被发现是迄今为止已知的过渡金属氮化物中最硬的（维氏硬度约57 GPa），并且还具有非常高的熔化温度（约1900 K）。这些预测支持了超硬材料的设计原则，并可能促进未来的超硬材料合成实验。
2018-02-15 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
A Facile Strategy for the Growth of High-Quality Tungsten Disulfide Crystals Mediated by Oxygen-Deficient Oxide Precursors
化学气相沉积（CVD）已被确立为用于大规模合成过渡金属二硫属化物（例如二硫化钨（WS 2））的通用路线。然而，前体组合物对CVD工艺的效率的作用在很大程度上仍然是未知的，有待探索。在这里，我们采用脉冲激光沉积（PLD）在两个阶段的过程中，调整氧化钨（WO 3-x）前体中的氧含量，并证明了氧空位的存在下，在前体膜导致更容易转换从WO 3-x到WS 2。使用基于从头计算密度泛函理论（DFT）计算和实验的联合研究，我们解开，在WO 3-x的氧空位可以作为壁龛，通过硫原子进入晶格，并可能促进WS 2晶体的有效生长。通过单独调节前驱体的化学计量比，WS 2的光致发光发射可以大大增强，而WS 2域的尺寸显著增加。原子分辨率扫描透射电子显微镜（STEM）显示，钨空位是占主导地位的本征缺陷的单层和双层WS 2。此外，我们的数据表明，双层WS 2中的晶界出现在AA'和AB-取向的晶体合并后，而湍流静莫尔图案起源于底部和底层之间形成明显的晶界。原子分辨率的图像显示局部应变积累双层WS 2由于复杂的晶界的竞争效应。我们的研究提供了一种手段来调整前体组合物，以控制横向生长的TMD，同时揭示了不同的途径形成的双层WS 2的晶界的见解。
2022-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Micropillar compression of single crystal tungsten carbide, Part 1: temperature and orientation dependence of deformation behaviour
碳化钨钴硬质合金通常用作经受高操作温度和压力的切削工具，其中碳化钨相的机械性能影响材料的磨损和寿命。在这项研究中，孤立的碳化钨（WC）相的机械行为进行了研究，使用单晶微柱压缩。使用聚焦离子束（FIB）加工制造两种晶体取向的直径为1-5 $μ$ m的微柱，随后在室温和600 °C之间压缩。激活的塑性形变机制是强烈的各向异性和弱的温度依赖。底部取向的支柱的流动应力约三倍高于棱柱形支柱，和支柱的两个方向略有软化，随着温度的升高。基底柱倾向于变形的不稳定开裂或不稳定的屈服，而棱柱形柱变形的滑动介导的开裂。然而，活跃的变形机制也敏感的支柱的大小和形状。变形柱的滑移轨迹分析表明，{10-10}棱柱面是WC中的主要滑移面。基底滑移在高温下也被激活为次级滑移系统。
2021-10-28 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
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
Equation of state for tungsten over a wide range of densities and internal energies
热模型，它描述了在一个广泛的区域内的凝聚相态的压力-密度-内部能量的关系，适用于钨。与以前已知的热状态方程不同，本文采用了一种新的在$T = 0$ ~K处的冷压缩曲线形式。计算了该金属沿冷态曲线和冲击Hugoniots的热力学特性，并与某些理论结果和高能量密度下的实验数据进行了比较。
2015-11-17 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Ab initio investigation of optical properties of high-pressure phases of ice
我们报告了一个详细的从头计算研究冰的光学性质在很宽的高压范围内。其中包括冰X相（最高可达380GPa）、理论上提出的较高压力相冰XV（300GPa），以及常压低温相冰XI。结果表明，高压下冰的光学特性的色散关系与常压下的有很大的不同。在较高气压下，冰的光学性质有整体蓝移的趋势，光学响应的能量区域变宽，如吸收带和反射带。除吸收边增大外，所有的吸收峰都在上升，反射峰也有所增强，因此推断冰的透过率在下降。光电导增强，我们解释了这种行为从载流子浓度的增加。静态光学性质被发现是压力无关的，主要是由于氢键的网络拓扑结构。
2007-12-31 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
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 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
{\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
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
Ab initio investigation of hydrogen bonding and electronic structure of high-pressure phases of ice
我们报道了在大的高压范围内对冰的氢键、几何结构、电子结构和晶格动力学的详细的从头计算研究，包括冰X相（55- 380 GPa），以前理论上提出的高压相冰XIIIM（参考文献10）。1-2)（380 GPa）、冰XV（我们从冰XIIIM衍生出的新结构）（300- 380 GPa），以及常压低温相冰XI。与其它材料不同的是，在55 ~ 290 GPa范围内，冰X的禁带宽度随压力线性增加，电子态密度（DOS）表明，相对于费米能级，价带有红移的趋势，而导带有蓝移的趋势.这一现象被解释为高压引起的氢氧之间s-p电荷转移的变化。发现冰X存在于75 ~ 290 GPa的压力范围内。在300 GPa以上，发现了一种新的氢键结构，即冰XV，其中50%的氢原子位于O-H-O键的对称位置，另一半不对称。揭示了氢键对称性破缺的物理机制。
2007-12-31 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
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
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
Ductility Design Rules for Tungsten based Refractory High Entropy Alloys from Sparse Experimental Datasets
Merrimack College（梅里马克学院）
针对钨基难熔高熵合金室温脆性问题，通过编译实验数据集并构建基于成分的物理信息描述符，采用支持向量分类器预测延展性趋势，发现Ti、Ni、Co的适量添加可提高室温延展性，而高Cr含量则促进脆性。
2026-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous, ultra-nano- and nano-crystalline tungsten-based coatings grown by Pulsed Laser Deposition: mechanical characterization by Surface Brillouin Spectroscopy
脉冲激光沉积允许获得具有不同纳米结构的W和W-Ta合金涂层，通过X射线衍射监测。这种结构和弹性性能之间的相关性进行了研究，通过调整沉积过程中的气体压力，退火温度和Ta浓度获得的非晶状，超纳米和纳米晶涂层。充分的弹性表征实现表面布里渊光谱，解释各向同性和各向异性的薄膜模型。在几十Pa的He气压下获得了类非晶态涂层。与体W相比，它们具有较低的刚度，约60%，与质量密度密切相关（低约40%）。在纳米晶制度的刚度更相关的平均晶粒尺寸，接近体积值增加微晶尺寸。非晶类涂层的真空退火导致超纳米晶种的成核，其嵌入具有质量密度和刚度的中间值的非晶基质中。这里，刚度是由晶体尺寸和密度之间的相互作用产生的。与Ta合金化导致与纳米晶制度中的杠杆规则一致的性质，并且当干扰晶体生长的较高Ta浓度诱导超纳米晶体结构时偏离该规则。
2017-10-23 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
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
Synergistic coupling in ab initio-machine learning simulations of dislocations
位错的从头算模拟对于建立材料强度的定量模型是必不可少的，但是所需的系统尺寸通常处于或超过现有方法的限制。许多重要的结构，因此在训练或验证的原子间势失踪，而位错缺陷相互作用的研究必须减轻沿线方向的强周期性图像相互作用的影响。我们展示了如何通过在混合模拟中使用线性机器学习潜力来解除这些限制，其中只有一部分原子由从头算力控制。线性形式被利用在一个受约束的再训练过程中，定性地扩大了学习的训练结构的范围，并给出了位错核心结构的精确匹配，使得线可以跨越量子/经典边界。我们应用我们的方法来全三维研究杂质偏聚的边缘和螺旋位错在钨。我们重新训练的潜力系统地提高了QM/ML参考数据的准确性，并且与使用短周期超晶胞的模拟相比，三维几何形状允许长程弛豫，从而定性地改变杂质诱导的核心重建。更一般地说，能够处理任意子区域的大规模模拟从头计算的准确性打开了一个巨大的范围内以前无法访问的扩展缺陷的定量调查。
2021-12-06 cond-mat.mtrl-sci
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
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
{\it Ab initio} determination of the phase diagram of CO$_2$ at high pressures and temperatures
CO $_2$相图的实验研究受到强动力学效应的阻碍，导致宽区域的亚稳性和相边界位置的大的不确定性。在这里，我们确定了CO $_2$相界的{ \it从头计算}计算的吉布斯自由能的几个分子和非分子固相CO $_2$。温度效应包括在准谐波近似中。与以前的结果相反，我们发现非分子相和V相之间的边界在$T$ = 0 K时有一个正的斜率，并在21.5 GPa处开始。相IV，V，和液相之间的三相点被发现在35 GPa和1600 K，表明一个更广泛的区域的非分子相比以前认为的稳定。实验确定的CO $_{2}$ -II和CO $_{2}$ -IV相之间的边界线是由我们的计算再现，表明动力学效应是不相关的过渡。
2019-10-12 cond-mat.mtrl-sci
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
Electron and phonon properties of noncentrosymmetric RhGe from ab initio calculations
首次采用从头算方法计算了非中心对称B_（20）型RhGe的能带结构、费米面和声子色散，并研究了它们随压力的变化.我们考虑详细的能带结构的压控功能，以及压力引起的费米面拓扑结构的变化，预计将影响热电势的铑锗。我们还报告的特殊计算的电场梯度的Rh和Ge核和比较这些结果与最近的111镉TDPAC研究B20-RhGe。
2017-10-18 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure II-III phase transition in solid hydrogen: Insights from state-of-the-art ab initio calculations
本研究通过多种高精度从头算方法探究固态氢高压II-III相变，明确交换关联精确处理对相变压力的影响，揭示II相低对称结构的成因及相变实验特征的来源，阐明零点振动能对III相的稳定作用。
2022-09-11 cond-mat.mtrl-sci
\emph{Ab initio} calculations of structural stability, thermodynamic and elastic properties of Ni, Pd, Rh, and Ir at high pressures
该研究采用第一性原理计算高压下 Ni、Pd、Rh、Ir 的弹性、热力学与结构稳定性，预测 Ni 和 Pd 在极端条件下稳定为 bcc，并给出冲击熔化温压估计。
2023-05-11 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure phase and transition phenomena in ammonia borane NH3BH3 from X-ray diffraction, Landau theory, and ab initio calculations
用同步辐射粉末衍射技术研究了一种新型储氢材料氨硼烷NH_3BH_3在12 GPa高压和低温下的结构演化。在293 K和1.1 GPa以上，无序的I4 mm结构可逆地转变为新的有序相。根据衍射数据求解了其Cmc 21结构，并借助密度泛函理论计算对N、B原子的位置以及NH3、BH 3基团的取向进行了归属。群论分析确定了一个单一的两个组件的序参量，结合有序和原子位移机制，其中链接一个取向无序的母相I4毫米有序扭曲Cmc 21，Pmn 21和P21结构。我们提出了一个通用的相图NH3 BH 3，映射三个实验发现和一个预测（P21）相作为温度和压力的函数，以及相应的结构扭曲的演变。氨硼烷属于不适当的铁弹类，我们表明，温度和压力诱导的相变可以驱动到第二顺序。N-H的作用H-B氢键和其他分子间相互作用的稳定性的NH 3BH 3多晶型物进行了检查。
2009-06-24 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure structural behaviour of HoVO4: Combined XRD experiments and ab initio calculations
我们报告的高压实验和理论研究的结构特性的锆石型HoVO4。角色散X射线衍射测量进行了准流体静力学和部分非流体静力学条件下，分别高达28和23.7 GPa。在第一种情况下，在8.2 GPa下发现不可逆的相变。在第二种情况下，在4.5 GPa下检测到转变的开始，在20.4 GPa下发现第二个（可逆）转变，并观察到HoVO 4的部分分解。对不同相的结构进行了归属，并确定了它们的状态方程。实验结果也进行了比较，完全同意准流体静力学实验的理论计算。理论还表明，在32 GPa下可能发生另一个相变，即超过目前实验所涵盖的压力极限。此外，计算表明，偏应力可以触发在20.4 GPa的非流体静力条件下发现的转变。两种方法得到的相变压力和状态方程参数值之间的一致性支持了本实验和理论结果的可靠性。
2014-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio High-Pressure Phase Diagrams of Al-Mg Alloys in the Low Solute Concentration Limit
University College London（伦敦大学学院）；AWE Nuclear Security Technologies（阿韦核安全技术公司）；London Centre for Nanotechnology, University College London（伦敦大学学院纳米技术研究中心）；Dipartimento di Fisica Ettore Pancini, Università di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学埃托雷·潘奇尼物理系）
该研究采用从头算方法计算了Al-Mg合金低压溶质极限下的高压相图，揭示了富Mg侧Al的固液分配随压力反转的新规律，对行星内部模型有重要意义。
2026-08-04 cond-mat.mtrl-sci
$\textit{Ab-initio}$ study of $\textit{A}BiO_3$ ($A$=Ba, Sr, Ca) under high pressure
用$\textit{ab-initio}$晶体结构预测方法研究了$\textit{A}BiO_3$铋酸盐（$A$ =Ba，Sr，Ca）在100 $~$ GPa压力范围内的高压相图。所有化合物都显示出从低压钙钛矿结构到高压下高度扭曲、低对称相的转变（PD转变），并且在研究的最高压力下保持电荷歧化和绝缘。铋酸盐在高压下的PD转变可以理解为空间参数和铋强烈的电荷分离倾向的综合效应。事实上，扭曲的结构允许实现非常有效的原子堆积，并且同时具有不同长度的Bi-O键。随着$\textit{A}BiO_3$系列内阳离子尺寸的增加，PD转变向更高压力的转变可以用化学压力来解释。
2018-07-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiscale insight into the Cd1-xZnxTe vibrational-mechanical properties -- High-pressure experiments and ab initio calculations
该研究通过高压实验与第一性原理计算揭示了Cd1-xZnxTe合金在宏观与键尺度上的声子耦合差异，发现压力可调控基体状与分散化学键的极性/非极性耦合过程，从而实现复杂介质中基于渗流的开-关声子开关。
2023-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio studies on the phonons of BaTiO3 polytypes: pressure dependences with a hybrid functional
报道了三种多型BaTiO_3（BTO）：顺电（PE）立方相Pm-3 m和两种铁电（FE）相四方相P4 mm和菱方相R3 m的声子的第一性原理研究。综述了各种交换关联泛函理论，包括密度泛函理论、Hartree-Fock近似及其混合方法计算声子频率的研究进展。通过计算声子模式作为压力的函数，P从-15到230 GPa，探索了压力诱导的模式之间的相互作用。FE相的压敏模式显示软化，并在低于约10 GPa的压力下收敛到PE相的模式。FE相上的这些结果可以解释为对称性从低对称性到高对称性的变化的声子前体，并且部分地解释为Sood等人[Phys.Rev.B51，8892（1995）]报道的压力诱导模式耦合行为的理论解释。当压力进一步超过~ 50 GPa施加到立方PE相时，最低的F1 u模式再次软化，并在~ 150 GPa以上分叉成两个单独的四元FE P4 mm模式。这些声子在高压下的分支行为提供了一个明确的再确认的重入铁电性预测[物理评论Lett。95，196804（2005）; Phys.Rev.B74，180101（2006）;同上85，054108（2012）]。在菱面体结构中没有发现高压重入的FE极化。相反，中心对称的R-3 m相在高于~ 30 GPa时是有利的。在高对称性方向上计算的声子模表明，在高压下Pm-3 m相在Γ点表现出极性不稳定性，在X、M和R点表现出非极性不稳定性。
2013-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Comment on "High-pressure phases of group-II difluorides: Polymorphism and superionicity"
Nelson等人[Phys. Rev. B 95，054118（2017）]最近报告了第二族二氟化物（BeF $_{2}$、MgF $_{2}$和CaF $_{2}$）在高压、低温和高温条件下行为的第一性原理计算。计算是基于从头算随机结构搜索和准谐波近似（QHA）。本文指出，尽管在高压和低温条件下的计算具有不可估量的价值，但Nelson等人提出的CaF $_{2}$的高-$P$高- $T$相图与以前的从头算分子动力学模拟的结果和现有的实验数据都不定性一致。因此，我们得出结论，QHA为基础的方法采用纳尔逊等人。不能可靠地适用于相边界的研究，涉及超离子相。这一结论进一步证实了额外的ab initio计算中进行的超离子化合物SrF $_{2}$，BaF $_{2}$，Li $_{3}$ OCl，和AgI。
2018-12-12 cond-mat.mtrl-sci
An \textit{ab initio} study of magnetic structure transitions of FePS$_3$ under high pressure
最近的实验工作表明，FePS $_3$经历了从$C2/m$（$β\sim107^{\circ}$）到$C2/m$（$β\sim90^{\circ}$）在$6$ GPa，然后到金属$P\bar{3}1m$在$14$ GPa的相变，与磁有序波矢量从$k=(01\frac{1}{2})$ $k=(010)$在$2$ GPa和短程磁序伴随着绝缘体-金属转变。通过保留$ab \ initio$计算中的磁点群，我们得到以下结果：（1）成功地再现了$1.2$ GPa下的第一次磁结构跃迁，并简要讨论了Hubbard U参数对这一跃迁的影响。这种等构转变导致布里渊区由基心单斜向原始单斜转变，以及间接带隙向直接带隙的转变。(2)在相邻层移动之前，Fe-S八面体围绕$0.5^\circ$通过$[001]$轴旋转。(3)预测相邻层之间的移位发生在$10.0$ GPa处，并且反转$d_{x^2-y^2}$和$d_{xy}$之间的能量顺序。(4)在绝缘体-金属转变过程中，Fe-S键长突然减小到$2.20$键长，同时磁矩消失。我们的工作表明了磁结构对称性在磁系统压力诱导相变中的重要性。
2022-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Photoemission spectrum in paramagnetic FeO under pressure: towards an \textit{ab-initio} description
在这项工作中，我们提供了一个详尽的研究的photemission光谱的顺磁性FeO在压力下使用我们最近推导的多体有效能量理论（MEET）的改进版本。我们表明，在顺磁相的一个很好的描述，MEET给出了一个整体良好的描述，在环境压力下的光电子能谱，以及它所经历的变化，通过增加压力。特别地，在环境压力下，带隙在混合的Fe $t_{2g}$和O $2p$态与Fe 4s态之间打开，并且此外，$d$ - $d$带隙打开，这与高自旋配置相容（因此，如实验中观察到的非零局部磁矩），而降低压力，带隙趋于闭合，$t_{2g}$态趋于完全被占据，而$e_{g}$态趋于完全未被占据，这与低自旋配置（因此如在实验中观察到的磁矩的坍缩）相容。这是一个显着的结果，因为，在顺磁相的一个简单的描述，MEET是能够正确地描述在环境以及高压下的光电子能谱和自旋配置。为了比较，我们报告的带隙值使用密度泛函理论与混合功能包含屏蔽交换（HSE 06）和一个变种的$GW$方法（自洽COHSEX），这是可靠的反铁磁相的描述。这两种方法都在环境压力下打开了一个带隙，尽管通过构造，它们给出了一个低自旋配置;增加压力，它们正确地描述了带隙关闭。我们还报告了金属相的光电子能谱，获得了与LDA顶部的一次性全动态$GW$，这给出了一个非常相似的DMFT结果从文献中的光谱。
2020-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure prediction using ab initio evolutionary techniques: principles and applications
我们已经开发出一种有效和可靠的方法，晶体结构预测，合并从头算总能量计算和一个专门设计的进化算法。该方法允许人们预测给定化合物在任何P-T条件下最稳定的晶体结构和许多低能亚稳结构，而不需要任何实验输入。到目前为止，在几十个测试中观察到了极高的成功率，包括离子，共价，金属和分子结构，单位晶胞中多达40个原子。我们已经能够解决高压晶体学中的一些重要问题，并报道了一些新的高压晶体结构。这种方法的成功的物理原因进行了讨论。
2009-11-17 cond-mat.mtrl-sci
A comprehensive ab-initio insights into the pressure dependent mechanical, phonon, bonding, electronic, optical, and thermal properties of CsV3Sb5 Kagome compound
本文利用密度泛函理论首次全面研究了Kagome超导体CsV3Sb5的结构、力学、电子、光学及热力学性质及其压力依赖性，发现其具有金属性、柔软延展性和各向异性，并在约18 GPa下趋于结构不稳定。
2023-04-16 cond-mat.mtrl-sci
