Effect of anharmonicity on the thermal conductivity of amorphous silica
在导热系数的计算中，适当地考虑非谐性是很重要的。然而，非谐性如何影响非晶材料的热传导仍然是一个悬而未决的问题。在这项工作中，我们揭示了非谐性的作用，非晶二氧化硅（a-SiO2）的热导率通过比较从谐波理论和非谐波理论预测的热导率。此外，我们还探讨了非谐波引起的频率偏移对热导率预测的影响。结果表明，用非谐理论（准谐Green-Kubo近似，QHGK）计算的热导率比用Allen和Feldman的谐理论计算的热导率高。与使用谐波振动频率计算的热导率相比，使用非谐波振动频率也导致更高的热导率。非谐性引起的频率偏移是在较高温度下a-SiO2的热导率的正温度依赖性的机制。对模式扩散系数的进一步研究表明，尽管非谐性对粒子的影响大于扩散子，但非谐性引起的热导率的增加主要是由于非谐性引起的扩散子扩散系数的增加。最后，发现扩散子与扩散子之间的互相关对a-SiO2的热导率贡献最大，而粒子主要通过与扩散子的协同作用对热导率做出贡献。这些结果提供了新的见解的性质，在a-SiO2的热传导。
2022-04-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of glasses above the plateau: first-principles theory and applications
从第一性原理预测玻璃的热导率迄今为止一直是一个过于复杂的问题。事实上，过去的工作已经强调了在使用已建立的Allen-Feldman或Green-Kubo公式实现关于长度和/或时间尺度的计算收敛方面的挑战，赞同包含数千个原子的原子模型的概念-因此超出了第一性原理计算的能力-需要描述玻璃的热导率。此外，这些已建立的公式要么忽略了非谐性（艾伦-费尔德曼），要么错过了原子振动的玻色-爱因斯坦统计（格林久保），从而留下了关于这些效应的相关性的问题。在这里，我们提出了一个第一性原理配方，以解决上述平台，它可以全面考虑结构无序，非谐性和量子玻色-爱因斯坦统计的影响的玻璃的热导率。该协议结合了Wigner制定的热传输与收敛加速技术，并验证了在玻璃态二氧化硅使用第一性原理计算和量子精确的机器学习的原子间的潜力。我们表明，含有少于200个原子的玻璃体二氧化硅模型已经可以重现在宏观极限的热导率和非谐性可以忽略不计的影响玻璃体二氧化硅中的热传输。我们讨论了决定高温下电导率趋势的微观量，强调了在高于平台的温度范围内（50<T <450 K）计算与实验的一致性，在该温度范围内辐射效应仍然可以忽略不计。
2022-09-22 cond-mat.mtrl-sci
High pressure crystal structure and electronic properties of bismuth silicate Bi2SiO5 from synchrotron experiment and first principle calculations
采用原位粉末同步辐射X射线衍射和密度泛函理论计算研究了氧化铋Bi_2SiO_5在28 GPa和50 GPa下的高压结构特性。单斜结构被发现持续到约20 GPa，在压缩性发生显着变化。DFT数据表明，这是由于从环境条件下的单斜结构与空间群Cc的正交多晶型与空间群Cmcm的二阶相变。这种转变涉及到由角连接的SiO 4四面体形成的链的拉直，这抑制了Bi 2SiO 5的高压中心对称相的铁电性。Bi ~（3+）孤电子对的立体化学活性随压力的增加而降低，但在50 GPa下的电子密度差图中仍能看到。
2018-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Strong to fragile transition in a model of liquid silica
利用分子动力学模拟研究了高温高压下液态二氧化硅离子模型的输运性质。随着压力的增加，观察到从“强”到“脆”的行为（根据Angell对玻璃形成液体的分类）的明显变化，尽管仅在MD模拟中可以探索的小粘度范围内。这种变化与结构变化有关，从几乎完美的四重协调到不完美的五重或六重协调。（转载自《分子模拟》）
1996-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Lattice Dynamics and High Pressure Phase Stability of Zircon Structured Natural Silicates
我们报告了天然硅酸盐MSiO 4（M=Zr，Hf，Th，U）作为压力（P）和温度（T）的函数，这是很重要的，在他们的背景下，在核废料存储介质中使用的各个阶段的相对稳定性的晶格动力学研究。扩展了我们以前对ZrSiO 4的工作，在P和T的范围内，使用可转移的原子间作用势计算了各个相的吉布斯自由能。由于振动熵和原子堆积之间有趣的相互作用，锆石（体心四斜晶系，I41/amd）、白钨矿（体心四斜晶系，I41/a）和胡氏石（单斜晶系，P21/n）相出现在不同的P和T下。结果表明，对于高P下的ThSiO_4，在高T和低T下，分别有利于生成Huttonite和白钨矿相。然而，对于USiO 4和HfSiO 4两者，膨润土相是动态不稳定的，并且白钨矿相作为高压相是稳定的。事实上，计算表明，膨润土相的稳定性是由M-原子的离子尺寸决定的;该相对于具有较小Hf和U离子的硅酸盐是不稳定的，并且对于较大Th离子是稳定的。计算出的相图与报道的实验观察结果相当一致。计算的结构、声子谱和各种热力学性质也相当好地再现了可用的实验数据。发现导致其大振动熵的Huttonite相中的低能声子涉及硅酸盐四面体单元的振动运动。
2009-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Electrical and Thermal Conductivity of Earth's Iron-enriched Basal Magma Ocean
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
本研究利用第一性原理分子动力学计算，探究铁富集对基底岩浆洋硅酸盐液体电导率与热导率的影响，并模拟了地球基底岩浆洋的热演化与磁演化。
2025-08-01 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Modelling Silica using MACE-MP-0 Machine Learnt Interatomic Potentials
本研究应用MACE-MP-0机器学习原子间势建模硅质沸石骨架能量及高压下二氧化硅多晶型相变，结果与实验和DFT数据吻合，验证了该势函数的可靠性。
2024-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Superionic silica-water and silica-hydrogen compounds under high pressure
硅、水和氢被认为是天体的主要成分，对天王星和海王星等巨行星的形成和演化有重要影响。因此，研究它们在行星条件下的状态和可能的反应是非常重要的。在此，我们利用先进的晶体结构搜索和第一性原理计算，在Si-O-H系统中，我们发现硅-水化合物（SiO2）2（H2O）和硅-氢化合物SiO2 H2可以分别在450和650 GPa以上的高压下存在。进一步的模拟显示，在对应于天王星和海王星内部的高压和高温条件下，这些化合物表现出超离子行为，其中质子像液体一样自由扩散，而硅和氧框架固定为固体。因此，这些超离子硅水和硅氢化合物可能是巨星深部地幔或核的重要组成部分，也为巨星异常磁场提供了另一种来源。最常见的天然材料在高压下的这些意想不到的物理和化学性质为理解一些深奥的问题提供了关键线索，包括巨行星核心的分层和侵蚀，并为建立太阳巨星和系外行星的可靠模型提供了线索。
2021-07-29 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci
Can silica nanoparticles improve lithium transport in polymer electrolytes?
本文通过分子动力学模拟研究二氧化硅纳米颗粒对 LiTFSI-PEO 电解质锂输运的影响，发现纳米颗粒因占据非活性空间而降低电导率，并识别出浓度阈值上下的两种机制。
2024-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stability of xenon oxides at high pressures
氙在环境条件下是非常惰性的，但在压力下可能会发生反应。在地球内部形成稳定的氙氧化物和硅酸盐的可能性可以解释大气中缺少氙的悖论。利用从头算进化算法，我们预测了高压下Xe-O化合物（分别在83，102和114 GPa以上的压力下的XeO，XeO 2和XeO 3）的稳定性.我们的计算表明，在这些氧化物中的大的电荷转移，这表明，大的电负性差和压力的关键因素有利于氙化合物的形成。然而，地幔中的氙化合物并不能直接解释缺失的氙悖论：氙氧化物在与下地幔中的金属铁平衡时是不稳定的，而氙硅酸盐预计在所有地幔压力（<136 GPa）下都会自发分解。这并不排除碳原子被保留在地幔硅酸盐和氧化物的缺陷中。
2012-11-30 cond-mat.mtrl-sci
On electrical conductivity of melts of boron and its compounds under pressure
本文研究了硼及其碳化物（B_4C）、氮化物（BN）和磷化物（BP）熔体在7.7GPa和3500K下的电导率。研究表明，这些熔体是良导体，其比电导率值与环境压力下的铁熔体相当。
2016-01-13 cond-mat.mtrl-sci
High pressure investigations on Hydrous Magnesium Silicate-Phase A using first principles calculations, H--H repulsion and O-H bond compression
我们对高压下的水合硅酸镁A相（Mg 7Si 2 O 8（OH）6）进行了第一性原理结构弛豫计算。我们的研究结果表明，A相不发生任何相变高达~ 45 GPa。我们发现，非键H-H距离达到一个极限值为1.85埃在约45 GPa。发现A相中的H-H排斥应变释放机制与Hofmeister等人提出的B相中的氢键弯曲应变释放机制明显不同。它是基于压缩的O-H键距离之一的减少。
2009-01-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Molecular dynamics computer simulation of amorphous silica under high pressure
采用分子动力学（MD）计算机模拟方法研究了高压下二氧化硅熔体的结构和动力学性质。离子之间的相互作用是由一个成对的添加剂的潜力，所谓的CHIK潜力，这是最近提出的Carre等人。实验状态方程是很好地再现的CHIK模型。随着压力（密度）的增加，结构从四面体网络变为含有大量五重和六重Si-O配位的网络。在部分静态结构因子中，随着密度的增加，结构的这种变化反映在第一个尖锐衍射峰向更高的波数q移动，最终在密度约为4.2 g/cm^3时与主峰合并。作为压力的函数的自扩散常数示出了实验已知的最大值，发生在约20 GPa的压力附近。
2008-04-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Constitutive modelling of the densification process in silica glass under hydrostatic compression
无定形二氧化硅的力学响应通过弹塑性本构方程模拟了在高达25 GPa的非常高的压力下的静液压压缩下的玻璃（或石英玻璃）出现在理论中的材料参数已经从来自Rouxel等人的非原位实验数据估计[Rouxel T，Ji H，Guin JP，Augereau F，Ruffle B J Appl Phys 2010;107（9）：094903]。该模型显示出从Sato和Funamori的原位实验工作中捕获压力-体积变化响应的主要特征[Sato T，Funamori N Phys Rev Lett 2008;101：255502]。特别是，致密化的开始和饱和，弹性参数（体积，剪切和杨氏模量）和泊松比的增加被认为是模型的关键参数。
2013-10-03 cond-mat.mtrl-sci
A new Measurement of Thermal Conductivity of Iron at high pressures and temperatures
行星核心中最丰富的元素铁（Fe）的热导率测量到地球外核压力为$\sim 120$ GPa。利用激光加热金刚石对顶砧装置进行了测量，其中Fe金属箔的吸收功率由数学方程计算。$γ-Fe$的热导率线性增加到最大实验压力40 GPa。在77 - 120 GPa压力范围内，$ε-Fe$的热导率达到饱和值$\sim$ 52（$\pm$ 5）$Wm^{-1}K^{-1}$。在不同的压力下，导热系数随温度的变化曲线在熔化过程中急剧下降，说明在熔化过程中形成了一个热缓冲层。
2016-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of BAs under Pressure
由于砷化硼（BAs）特殊的声子色散，其热导率被认为受声子散射选择规则的影响。压缩的BA导致显着的变化，声子色散，这使得测试的第一原理理论的声子色散如何影响三，四声子散射率。这项研究报告的导热系数从0到30 GPa的BA。用金刚石对顶砧装置测量了BA的热导率与压力的关系。与典型的非金属晶体形成鲜明对比的是，观察到BA具有低于30 GPa的压力无关的热导率。非金属晶体的热导率通常在压缩时增加。不寻常的压力独立的BAs的热导率显示声子色散特性和三，四声子散射率之间的重要关系。
2023-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of MgO at High Pressures
采用分子动力学（MD）、非经验离子模型（变分诱导呼吸（VIB）模型）和Green-Kubo理论对MgO的晶格热导率进行了首次非经验计算。计算是第一原理的，因为没有参数适合实验。结果在低压下作为温度的函数，并为2500 K的压力为290 GPa。我们发现，在小的压缩，一个意想不到的小的压力效应，可能是由于饱和的热导率在高温下，由于小的平均自由程。
1997-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-Induced Phase Transformation in $β$-Eucryptite: an X-Ray Diffraction and Density Functional Theory Study
某些铝硅酸盐显示出奇异的性质，这是由于它们的骨架结构由共角四面体刚性单元组成。利用\textit{in situ}金刚石压腔X射线衍射仪（XRD）研究了典型铝硅酸盐$β$锂霞石的压致相变。$β$锂霞石在中等压力下发生相变，但新相的原子结构尚未报道。基于密度泛函理论的稳定性研究和XRD图谱的Rietveld分析，我们发现压力稳定相属于Pna 2 $_1$空间群。此外，我们发现了另外两种可能的压力稳定的多晶型物，P1 c 1和Pca 2 $_1$。
2018-03-21 cond-mat.mtrl-sci
The proton conductivity in benzimidazolium azelate under moderate pressure
采用动力学蒙特卡罗方法研究了静水压对苯并咪唑壬二酸盐质子电导率的影响。最近提出的模型已被修改，以模拟在中等压力下的传输现象，导致在一个非常好的协议之间的数值和实验结果。我们表明，压力引起的质子电导率的变化可以归因于只有两个参数：氢键的长度和晶格振动的振幅，而其他过程中发挥更小的作用。它可以提供一个洞察量身定做的新材料与改进的质子传导性能。此外，在高压制度，我们预计交叉从增加到减少的温度依赖性的质子电导率导致的氢键活化势垒的变化，随着压力的增加。
2014-12-09 cond-mat.mtrl-sci
NMR measurements of hyperpolarized 3He gas diffusion in high porosity silica aerogels
超极化3 He用于通过NMR非破坏性地探测定制和商业二氧化硅气凝胶（97%和98.5%多孔）的结构。在室温和非常低的磁场（2 mT）下，即使气体量很小，也能获得大的自旋回波信号。由外加场梯度引起的衰减是由于气体扩散和多孔介质对原子运动的限制的综合作用。氮气用作缓冲气体，以达到5 mbar至3.5 bar范围内的等效3 He压力。所观察到的压力依赖性表明气凝胶在长达数十微米的长度尺度上具有不均匀的结构。提出了平均自由程的宽唯象分布描述，并通过与数值计算的比较进行了定量讨论。所研究的气凝胶样品表现出不同的有效扩散特性，尽管可比的标称孔隙率。
2005-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Simulation of hydrogen adsorption in hierarchical silicalite: Role of electrostatics and surface chemistry
本研究通过巨正则蒙特卡洛模拟，探究了分级沸石中氢吸附受静电和表面化学的影响，发现引入介孔和静电作用可显著增强吸附，为储氢材料优化提供依据。
2024-03-26 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
Electrical conductivity of MgSiO3 at high temperatures and pressures: implications for the Earth's mantle
本文通过第一性原理和玻尔兹曼输运理论计算，发现MgSiO3电导率随压力、温度和结构相变化，相变及带隙转变影响地幔电导率。
2024-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Partially Diffusive Helium-Silica Compound in the Deep Interiors of Giant Planets
氦是宇宙中第二丰富的元素，与二氧化硅一起，它们是巨行星的主要成分。探索氦和硅在高压下的反应性和状态对于发展和理解巨行星的演化和内部结构具有重要意义。在这里，使用第一性原理计算和晶体结构预测，我们确定了四个稳定的相的氦-硅化合物与七/八配位的硅原子在压力范围为600-4000 GPa，对应于太阳系外行星的内部条件。HeSiO 2的密度与目前的行星结构模型一致。这种氦-硅化合物在高压和高温条件下沿着土星的等熵线呈现出类似于超离子的氦扩散状态，在木星呈现出金属流体状态，在天王星和海王星的内部深处呈现出固体状态。氦和硅的反应可能导致巨行星岩石核心的侵蚀，形成稀释的核心区域。这些结果突出了氦在高压下形成新化合物的反应性，也为帮助建立更复杂的巨行星内部模型提供了证据。
2021-07-30 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci
Iron spin crossover and its influence on post-perovskite transitions in MgSiO$_3$ and MgGeO$_3$
已知MgGeO $_3$ -钙钛矿在许多方面是MgSiO $_3$ -钙钛矿的低压类似物，但特别是在后钙钛矿转变方面。因此，在Fe轴承MgGeO $_3$的自旋状态变化的调查可能有助于澄清这种类型的状态变化的Fe轴承MgSiO $_3$的一些方面。采用密度泛函理论（DFT）+U方法研究了MgGeO $_3$钙钛矿和后钙钛矿中Fe $^{2+}$和Fe $^{3+}$的压力诱导自旋态变化.由于与硅相比锗的原子尺寸相对较大，锗酸盐相在相同压力下具有比等效硅酸盐相更大的晶胞体积和原子间距离。结果，所有压力引起的铁的状态变化在锗酸盐相中比在硅酸盐相中发生在更高的压力下，无论是自旋状态变化还是钙钛矿笼中（亚铁）铁的位置变化。我们发现，铁的状态转换发生在特定的平均Fe-O键长的矿物成分（硅酸盐或锗酸盐）或功能（LDA+U $_{sc}$或GGA+U $_{sc}$）无关。亚铁取代降低钙钛矿后钙钛矿（PPv）的转变压力，而耦合三价铁取代增加它显着。
2015-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Universal conductivity and the electrodynamics of graphite at high pressures
我们通过同步辐射红外光谱和从头算密度泛函理论计算研究了石墨的面内压力相关电动力学。的德鲁德长期显着增加压力应用时，作为一个结果的电子和空穴电荷密度的增强。这是由于在布里渊区的K点和H点之间沿k_z方向的带色散的增长。另一方面，在800和5000 cm-1之间的中红外光学电导率几乎是平坦的，并且非常弱的压力依赖性，至少高达7 GPa。这证明了石墨的石墨烯样通用量子电导的惊人稳健性，即使当层间距离显著减小时。
2012-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Estimates of crystalline LiF thermal conductivity at high temperature and pressure by a Green-Kubo method
由于LiF独特的光学性质，它经常被用作高温和高压实验中的观测窗口;因此，对其传输特性的估计对于解释观测是必要的。由于在适当的条件下直接测量LiF的热导率是困难的，我们诉诸分子模拟方法。利用Belonoshko等人（2000）的经验势和从头算声子态密度，用Green-Kubo方法计算了LiF在高温（1000- 4000 K）和高压（100-400 GPa）下的热导率。我们还比较这些估计直接从从头算数据。为了确定正确的相位LiF在这些极端条件下，我们计算（相对）相稳定性的B1和B2结构使用准谐波从头算模型的自由能。我们还估计LiF在单轴加载状态下的热导率，该状态模拟了高应力斜坡加载实验中压缩的初始阶段，并显示了由于变形引起的电导率的各向异性程度。
2016-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of CaF$_{2}$ at high pressure
我们研究了三种CaF $_{2}$多晶型体的热输运性质，压力高达30 GPa，使用第一性原理计算和基于机器学习的原子间势。晶格热导率$κ$的计算是通过迭代求解线性化玻尔兹曼输运方程（BTE），并考虑到三声子散射。总体而言，$κ$增加几乎与压力成线性关系，我们表明，最近发现的$δ$ -相位与$P\bar{6}2m$对称性和以前已知的$γ$ -CaF $_{2}$高压相具有显着较低的晶格热导率比环境热力学立方萤石（$Fm\bar{3}m$）结构。我们认为，较低的$κ$，这两个高压阶段的茎主要是由于较低的贡献的声学模式，$κ$作为其小的群速度的结果。我们进一步表明，声子平均自由程是非常短的$P\bar{6}2m$和$Pnma$结构在高温下，并诉诸Cahill-Pohl模型来评估在这些领域的热导率的下限。
2021-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Structural evolution of CO2 filled pure silica LTA zeolite under high-pressure high-temperature conditions
用同步辐射X射线粉末衍射研究了高温高压下CO_2填充的纯SiO_2 LTA分子筛的晶体结构。它的结构由13个CO2客体分子组成，其中12个容纳在大的α笼中，1个容纳在β笼中，给出小于2的SiO2：CO2化学计量比。该结构在压力高达20 GPa下保持稳定，具有轻微的压力依赖性菱面体变形，表明压力诱导的非晶化被阻止插入在这个开放的框架中的客体物种。测定了室温晶格压缩系数。原位高压电阻加热实验高达750 K，使我们能够估计在5 GPa的热膨胀率。我们的数据证实，插入CO2逆转了空沸石结构的负热膨胀。没有观察到任何化学反应的迹象。从分子和骨架原子之间的C-O和Si-O距离的变化讨论了在高温高压下合成碳酸硅的可能性。
2017-05-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Elimination of Extreme Boundary Scattering via Polymer Thermal Bridging in Silica Nanoparticle Packings: Implications for Thermal Management
我们对纳米晶系统中热传输的理解的最新进展负责将新技术集成到先进的能源系统中，包括热电制冷系统和可再生能源平台。然而，有一点了解的热能传输机制，管理无序纳米复合材料的热性能。在这项工作中，我们探讨了热传输机制在无序包装的无定形纳米粒子与和没有填充的间隙的聚合物，以量化的影响，在纳米粒子的边缘引入的热边界散射在一个已经无定形的系统和最小的热导率近似的上下文中。通过将修改的最小热导率模型拟合到从80 K到300 K的热导率的温度依赖性测量，我们发现间隙聚合物{ \it消除}无序纳米颗粒填充中的边界散射，这令人惊讶地导致无序纳米颗粒薄膜复合物的总热导率的{ \it增加}。这与我们对有效介质理论的预期和我们对最小导热系数极限的理解相反。相反，我们发现，一个僵硬的填隙材料提高了通过纳米粒子边界的热传输，提高无序纳米粒子包装的热性能。我们希望这些结果提供洞察无序固体，表现出已经低的热导率，通过使用纳米结构和振动热桥接的热性能的可调性。
2019-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Temperature-invariant heat conductivity from compensating crystalline and glassy transport: from the Steinbach meteorite to furnace bricks
研究结合第一性原理与热反射实验，发现晶体传播与玻璃态隧穿在鳞石英中可相互补偿，形成温度不变的 PTI 热导率，并揭示其在陨石与工业耐火砖中的意义。
2024-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Pressure, temperature, and orientation dependent thermal conductivity of $α$-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazinane ($α$-RDX)
我们使用反向非平衡分子动力学（RNEMD）模拟来确定在$α$ -RDX的热导率在<100><010>，和<001>结晶方向。用Smith-Bharadwaj非反应性经验原子间势[Smith & Bharadwaj，J.Phys.Chem.B103，3570（1999）]进行模拟，其以良好的精度表示RDX的热弹性性质。作为一个例子，我们报告的晶格常数的温度和压力的依赖性的$α$ -RDX，比较以及与实验和从头计算的结果，线性和体积热膨胀系数，我们也计算。我们发现，在200- 400 K范围内，由于声子平均自由程的减小，热导率与温度的倒数呈线性关系，热导率也表现出各向异性，在300 K时，热导率与温度的最大差值为24%<001><010>，这种效应随温度的升高而保持。该方向的热导率<100>主要在两个其他方向之间，尽管预测<001>在高温下和<010>在压力下的低温下会发生交叉。我们观察到，热导率随压力线性变化，高达4 GPa。数据拟合的分析功能内插/外推和连续模拟中使用。在293 K和常压下，对RDX单晶进行了脉冲受激热散射（ISTS）实验，验证了MD结果的正确性，结果表明MD结果与实验结果具有良好的定性和定量一致性：三个主取向之间的有序度相同，实验与模型的平均误差为10%。这些结果提供的信心，提取的分析功能，使用RNEMD方法和Smith-Bharadwaj潜力可以应用到模…
2021-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Vitreous silica distends in helium gas: acoustic vs. static compressibilities
用布里渊光散射法测量了0-6 GPa压力范围内He压缩下石英玻璃的声速。据发现，众所周知的异常最大值的压力依赖性的压缩性被抑制由他纳入二氧化硅网络。这表明弹性异常与结构中最大间隙空隙的塌陷有关。静态和声压缩率之间的巨大差异表明，在6 GPa下，掺入的氦的量仍然增加。
2013-02-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pressure-Independent Through-Plane Electrical Conductivity Measurements of Highly Filled Conductive Polymer Composites
高度填充的导电聚合物复合材料（CPC）由于其有用的电性能而广泛用于诸如聚合物电解质膜燃料电池和氧化还原液流电池的双极板材料、电磁干扰屏蔽和传感器的应用中。用于测定这种高度填充的CPC的贯通平面电导率$\left(σ_{\rm tp} \right)$的常用方法在电极和样品之间施加导电碳纸，同时施加外部压力以改善电接触。我们表明，测量的$σ_{\rm tp}$的压力依赖性可以通过使用液体金属，如镓铟共晶合金（EGaIn）作为接触材料来消除。结果表明，EGaIn降低了接触电阻，并导致三到五倍大的$σ_{\rm tp}$相比，碳纸接触和压力高达20巴的测量。
2022-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity tensor of $β$-HMX as a function of pressure and temperature from equilibrium molecular dynamics simulations
本研究应用 Green-Kubo 方法结合平衡分子动力学模拟，通过热流滤波与双指数拟合解决了收敛慢的问题，测定了 $β$-HMX 在宽温压范围内的热导率张量，并提出了描述其行为的半经验拟合公式。
2023-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Phonon transport in $\mathrm{Na_2He}$ at high pressure from a first-principles study
采用第一性原理计算和线性化的声子Boltzmann方程，在单模弛豫时间近似（RTA）下，研究了高压下新近制备的$\mathrm{Na_2He}$的声子输运.计算出的室温晶格热导率为149.19 $\mathrm{W m^{-1} K^{-1}}$，这与Si的晶格热导率非常接近。结果表明，低频光模占晶格热导率的16%，而高频光模的贡献可以忽略不计。高的晶格热导率是由于大的群速度，小的Gr $\mathrm{\ddot{u}}$奈森参数，和长的声子寿命。用声子平均自由程的累积热导率来考虑晶格热导率的尺寸效应。为了显著降低晶格热导率，要求特征长度小于100 nm，可降低36%。这些结果可能有助于理解巨行星内部发生的热传输过程。
2017-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Nature of the bonded-to-atomic transition in liquid silica to TPa pressures
第一性原理计算和分析的热力学，结构和电子性质的液体SiO $_2$的特点键合到原子的过渡在0.1- 1.6 TPa和10 $^4$-10 $^5$ K（1- 7 eV），高能量密度制度有关了解行星内部。我们发现强离子键，成为短暂的过渡期间，由于高动力学，与敏感性的转变温度的压力，和我们计算的Hugoniots同意与过去的实验数据。这些结果通过澄清早期地球和大型行星的“岩石”（氧化物）成分中键离解过程的性质，调和了以前的实验和理论发现。
2021-12-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.chem-ph
Thermal Conductivity of Water at Extreme Conditions
本研究利用深度神经网络势的分子动力学模拟，预测地球地幔条件下（1000-2000 K，最高22 GPa）水的热导率，发现其随压力近似平方根增加，并关联声速变化，为实验困难区域提供可靠估算。
2023-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-high lattice thermal conductivity and the effect of pressure in superhard hexagonal BC2N
Hiscononal BC $_{2}$ N是一种超硬材料，最近被鉴定为与立方氮化硼（c-BN）相当或甚至比立方氮化硼（c-BN）更硬，这是由于完全的$sp^3$成键特征以及与C-N和B-C相比更高数量的C-C和B-N键。使用第一原理方法来计算力常数和声子玻尔兹曼方程的精确数值解，结果表明，由于BC $_{2}$ N中存在强的C-C键和B-N键，从而产生高的声子频率和高的声速，BC具有超过c-BN的高晶格热导率。在光分支中存在大的群速度是其大热导率的原因。它的热膨胀系数（CTE）从室温的2.6 $\times$ 10 $^{-6}$ /K到1000 K的5 $\times$ 10 $^{-6}$ /K。大的热导率和良好的CTE与Si相匹配的组合，使BC $_2$ N成为用于热管理和高功率电子应用的有前途的材料。我们表明，压缩应变的应用显着增加的热导率。这种增强的结果从整体增加的频率尺度与压力，这使得声波和光学速度更高，和较弱的声子-声子散射率。
2020-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Optical conductivity of the type-II Weyl semimetal WTe$_2$ under pressure
二碲化钨WTe $_2$是一种II型外尔半金属，其电子性质对外压高度敏感，如在压力下出现的超导性所证明的。在这里，我们研究的光学电导率的II型外尔半金属WTe $_2$在室温下的外部压力。随着压力的增加，从高能量到低能量的带间跃迁发生明显的光谱权重转移，其中光学电导率光谱的轮廓中的急剧变化指示电子能带结构对外部压力的高灵敏度。压力依赖的光学电导率的详细分析进一步揭示了异常的压力$\sim$ 2和$\sim$ 4.5 GPa，其中电子和结构相变，分别在文献中报道。
2020-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Statistical Analysis of Thermal Conductivity Experimentally Measured in Water-Based Nanofluids
纳米流体是纳米颗粒在基础传热液体中的悬浮液。自20世纪90年代提出以来，它们已被广泛研究以促进传热。我们提出了一个统计相关性分析的实验测量的导热系数的水基纳米流体在文献中。考察了颗粒浓度、颗粒尺寸、温度和表面活性剂等因素的影响。对于特定材料（氧化铝、二氧化钛、氧化铜、铜、二氧化硅和碳化硅），进行单独分析。电导率随着浓度的增加而增加，与麦克斯韦均匀介质理论定性一致。电导率也随温度而增加（除了由于与水的电导率增加而得到的改善之外）。令人惊讶的是，只有二氧化硅纳米流体表现出统计学上显著的粒径效应，由此较小的颗粒导致更快的传热。总的来说，实验数据中的大分散性阻碍了对这些效应的令人信服的、明确的评估。总之，我们的分析结果表明，更全面的实验表征纳米流体是必要的，以估计其实际潜力。
2021-05-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.data-an
Low thermal conductivity in La-filled cobalt antimonide skutterudites with an inhomogeneous filling factor prepared under high-pressure conditions
采用活塞-圆筒式静压机在3.5GPa的高压条件下一步合成并烧结了La填充方钴矿LaxCo 4Sb 12（x：0.25和0.5）。的反应产物的结构特性，其特征在于通过同步辐射X-射线粉末衍射，清楚地显示了不均匀的填充因子的方钴矿相，通过透射电子显微镜证实。La填充原子的非均匀分布足以产生晶格热导率的显著降低，这主要是由于高能声子的应变场散射。此外，镧填料主要充当对声子散射具有强烈影响的类爱因斯坦振动模式。超低的热导率值为2.39 W/mK和1.30 W/mK的测量为La0.25Co4Sb12和La0.5Co4Sb12标称组合物在780 K，分别。此外，镧原子有助于增加样品中的载流子浓度。在La_（0.25）Co_（4Sb）_（12）的情况下，功率因数提高，热电性能改善。
2018-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-induced electro-switching of polymer/nano-graphene composites
研究了聚乙烯醇/聚乙烯基吡咯烷酮（1/1，w/w）、聚乙烯醇以及分散有纳米石墨烯片晶的复合材料的电导率随压力和温度的变化关系。在电荷渗透的临界薄片分数以上，复合材料起到压力诱导电开关的作用。导体到绝缘体的转变是最佳的强烈和稳定的。在大约750巴的临界压力下，电导率下降了两个数量级。这种转变在室温以上十分之一的温度范围内是稳定的。压力下电导率的降低分别是由于聚合物基体的极化率与血小板间分离的压力依赖性之间的竞争。这两个贡献控制的波动引起的电子隧穿通过聚合物屏障分离调节导电片。在聚合物-血小板界面处的局部电场通过辅助隧穿的作用被压力下极化率的降低所抑制。
2019-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Electron-induced non-monotonic pressure dependence of the lattice thermal conductivity of θ-TaN
通过第一性原理计算，发现θ-TaN的热导率随压力呈非单调变化，源于声子-声子与声子-电子散射的竞争，并在中等压力下超越BAs。
2024-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry Transitions Beyond the Nanoscale in Pressurized Silica Glass
Chengdu University of Technology（成都理工大学）；University of Montpellier（蒙彼利埃大学）
本研究通过数值模拟和新型多体相关函数，揭示了加压二氧化硅玻璃中随压力变化的中程有序结构（从四面体/八面体/立方到交替立方/八面体），其相关长度双峰特征解释了异常压缩性，并指出该现象为网络玻璃的普遍特征。
2025-10-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Scalable production of single 2D van der Waals layers through atomic layer deposition: Bilayer silica on metal foils and films
原子层沉积（ALD）的自限制性质使其成为生长二维范德华（2D-VDW）材料的单层的吸引人的选择。在本文中，它表明，一个单一的层的2D-VDW形式的二氧化硅可以通过ALD生长在Au和Pd多晶箔和外延膜。在525 K下通过双（二乙基氨基）硅烷和氧等离子体暴露的两个循环来沉积二氧化硅。初始沉积产生三维无序的二氧化硅层，然而，随后的退火超过950 K驱动结构重排，导致2D-VDW，这种退火可以在环境压力下进行。退火后记录的表面光谱表明，两个ALD循环产生的二氧化硅覆盖率接近通过在超高真空中精确SiO沉积制备的2D-VDW二氧化硅。对Pd（111）膜上ALD生长的2D-VDW二氧化硅的分析揭示了无定形和无公度结晶2D相的共存。相比之下，在Au（111）膜上的ALD生长主要产生非晶相，而在UHV中的SiO沉积仅导致结晶相，这表明Si源的选择可以实现相控制。
2022-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Electrical conductivity of high-pressure liquid hydrogen by quantum Monte Carlo methods
本文用量子蒙特卡罗方法计算了高压下液氢的电导率。该方法使用耦合电子-离子蒙特卡罗生成配置的液氢。对于每个配置的电子进行相关采样，以计算一组最低的多体本征态和系统的电流-电流关联函数，其在多体Kubo公式中求和以直接给出AC电导率。外推的直流电导率在3000 K的几个密度显示了液体半导体在高压下的液体金属过渡。我们的结果是在很好的协议与冲击波数据。
2010-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High-pressure order-disorder transition in Mg$_2$SiO$_4$: Implications for super-Earth mineralogy
本研究利用密度泛函理论探究Mg$_2$SiO$_4$的高压相变，发现部分无序的I-42d型结构在超级地球内部稳定，揭示了Mg$^{2+}$和Si$^{4+}$混合占位的新晶体化学机制及其对电子性质的影响。
2023-05-04 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
High-frequency dielectric spectroscopy of batio3 core - silica shell nanocomposites: Problem of interdiffusion
采用标准烧结法、放电等离子烧结法和两步烧结法制备了三种BaTiO 3核-非晶纳米壳复合陶瓷，并采用XRD、HRSEM和10^3 - 10^13 Hz（包括THz和IR）宽带介电谱对其进行了表征。不同的样品的孔隙度和相互扩散的量从核壳，在相关的孔隙度增加。还使用基于有效介质近似的合适的模型计算了介电谱。测量结果显示，在THz范围以下存在较强的介电色散，这无法通过建模来解释，并且其强度与相互扩散的程度相关。我们将其分配给相互扩散层的影响，引起强烈的界面极化。看来，高频介电谱是一个非常敏感的工具，用于检测任何梯度层和样品的不均匀性，即使在介电材料具有可忽略的电导率。
2011-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Thin Film Growth Effects on Electrical Conductivity in Entropy Stabilized Oxides
熵稳定化作为一种新的材料设计方法受到了广泛的关注。这一领域的大部分工作都集中在块体陶瓷加工上，而熵稳定薄膜的研究相对较少。多晶（Mg $_{0.2}$ Co $_{0.2}$ Ni $_{0.2}$ Cu $_{0.2}$ Zn $_{0.2}$）O薄膜通过脉冲激光沉积（PLD）沉积的广泛的多变量调查后，在这里示出，衬底温度和沉积压力对膜织构和晶格参数具有强烈的和可重复的影响。进一步的分析表明，在较低温度和较低氧室压力下沉积的膜的导电性比在较高温度和压力下生长的其他相同膜高$\sim$ 40倍。这种电子电导率被假设为是由过渡金属价态变化介导的极化子跳跃的结果，该过渡金属价态变化补偿了氧的非化学计量。
2020-06-25 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
Origin of Oxygen Partial Pressure-Dependent Conductivity in SrTiO3
Key Laboratory of Intelligent Optoelectronic Devices and Chips of Jiangsu Higher Education Institutions, School of Physical Science and Technology, Suzhou University of Science and Technology（江苏省高校智能光电器件与芯片重点实验室，苏州科技大学物理科学与技术学院）；Advanced Technology Research Institute of Taihu Photon Center, School of Physical Science and Technology, Suzhou University of Science and Technology（太湖光子中心先进技术研究院，苏州科技大学物理科学与技术学院）
研究通过第一性原理计算揭示了SrTiO3中氧分压影响导电性的内在缺陷机制，阐明了VO、VSr和TiSr等缺陷在不同氧化学势下的作用，解释了导电性从金属型到n型再到p型的转变。
2024-10-30 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Influence of chemical pressure effects on nonlinear thermal conductivity of intrinsically granular superconductors
利用二维电容耦合约瑟夫森结阵列模型（由孪晶界位错网络和应变场构成欠掺杂晶体中空穴畴间的绝缘势垒），研究了化学压强对本征颗粒超导体非线性热导率的影响.相当大的增强NLTC的预测时，内在的化学电场密切匹配的外部产生的热电场。模型参数的估计表明，一个现实的可能性，在非化学计量的超导体实验监测这种效果。
2007-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Effects of hydrogen pressure on hydrogenated amorphous silicon thin films prepared by low-temperature reactive pulsed laser deposition
我们采用反应脉冲激光沉积法在120 ℃的低温下，在0-20 Pa的不同氢压范围内沉积了本征氢化非晶硅（a-Si：H）薄膜，并研究了薄膜的氢掺入、结构、光学和电学性质随环境氢压的变化。膜厚随氢压的增加而线性减小。薄膜的氢含量由红外光谱和光学带隙由UV-Vis-NIR透射率和反射率测量确定。电测量产生的暗电导率的膜。薄膜的氢浓度在10^21-10^22 cm^（-3）范围内，并随氢压的增加而增加，直到后者达到15 Pa，超过该值，氢浓度降低。薄膜的光学带隙和暗电导率随氢浓度的变化而变化。暗电导率在10^（-9）-10 ^（-10）S/cm范围内。观察到2.2-2.6 eV的异常宽的光学带隙。
2017-04-13 cond-mat.mtrl-sci
