The elastic constants of MgSiO3 perovskite at pressures and temperatures of the Earth's mantle
与热对流1有关的地幔温度异常可以从地震层析成像中推断出来，前提是地幔矿物的弹性特性是地幔压力下温度的函数。然而，目前，这些信息很难直接通过实验室实验获得。因此，我们利用计算机技术的最新进展，并进行了有限温度从头计算分子动力学模拟的弹性性质的MgSiO3钙钛矿，下地幔的主要矿物，在相关的热力学条件。当结合断层图像的地幔的结果，我们的研究结果表明，下地幔是显着的滞弹性或成分不均匀的大尺度。我们发现，在给定的深度，地幔的最冷和最热的区域之间的温度差，在1000公里，约为800 K，1500 K在2000公里，并可能超过2000 K的核幔边界。
2009-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonic thermodynamic properties and phase boundary across the post-perovskite transition in MgSiO$_3$
为了解决MgSiO $_3$中钙钛矿到后钙钛矿转变的晶格非谐性的影响，我们使用声子准粒子（PHQ）方法进行计算。PHQ基于\textit{ab initio}分子动力学，并且原则上捕获完全非谐性。在热力学极限（$N \rightarrow \infty$）的自由能计算使用温度依赖的准粒子的声子气体模型内的分散体。本文报道了非谐热力学性质和相界的系统结果。局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）的计算进行，以提供这些属性的置信约束。非谐效应证明了使用准谐波近似（QHA）所获得的结果进行比较。QHA的不足之处表现在它高估了热膨胀系数和热力学Grüneisen参数以及它在高温极限下收敛的等容热容。PHQ相界具有随温度增加的克拉珀龙斜率（$dP/dT$）。这一结果与QHA相界的曲率几乎为零形成对比。非谐性使相边界在高压下向低温弯曲。讨论了地幔地热对相边界双重穿越的影响。
2022-04-27 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
The postperovskite transition in Fe- and Al-bearing bridgmanite: effects on seismic observables
地球下地幔的主要相，（铝，铁）轴承bridgmanite，过渡到后钙钛矿（PPv）相在地球的深地幔条件。尽管广泛的实验和从头开始的调查，仍然有重要的方面，这种转变，需要澄清。在这里，我们解决这个过渡（Al 3+，Fe 3+）-，（Al 3+）-，（Fe 2+）-和（Fe 3+）-轴承bridgmanite使用从头计算和验证我们的结果对类似的组合物的实验。与实验结果一致，我们的结果表明，起始转变压力和两相区的宽度明显依赖于化学成分：a）Fe 3 +-，Al 3 +-，或（Al ~（3+），Fe ~（3+））-合金化提高了相变压力，而Fe ~（2+）-合金化则相反; b）在没有共存相的情况下，Pv-PPv转换的压力-深度范围似乎相当宽，导致了尖锐的D”不连续（< 30 km）; c）两相区的平均克拉珀龙斜率与以前的测量、MgSiO 3中的计算和地震数据的推断一致。此外，d）我们观察到在两相区域中体积模量的软化。我们的结果和实验之间的一致性给了我们信心，继续进行，并检查在具有不同组成的计算，这将是根本的解决最可能的化学组成的D”区域的断层图像分析的聚集体的这种转变。
2022-09-15 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Equations of state and stability of MgSiO$_3$ perovskite and post-perovskite phases from quantum Monte Carlo simulations
我们利用量子蒙特卡罗（QMC）模拟和密度泛函理论（DFT）计算研究了MgSiO $_3$钙钛矿（Pv）和后钙钛矿（PPv）在下地幔底部压力和温度条件下的状态方程。采用准简谐近似和密度泛函微扰理论计算了分子的基态能量和与温度相关的Helmholtz自由能。MgSiO $_3$两相的物态方程与实验符合良好，且优于广义梯度近似（GGA）计算结果。从我们的QMC状态方程计算的Pv-PPv相边界也与实验一致，比以前的LDA计算更好。我们讨论了在地球上的Pv-PPv边界的双重交叉的影响。
2014-09-24 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Thermal conductivity of MgO, MgSiO3 perovskite and post-perovskite in the Earth's deep mantle
我们报告晶格热导系数率的MgO和MgSiO 3的钙钛矿和后钙钛矿结构的地球下地幔的条件下，从平衡分子动力学模拟。使用先进的离子相互作用势，全电导率张量计算的Green-Kubo方法的装置，和MgSiO 3后钙钛矿的电导率被发现是显着的各向异性。所有三相的热导系数作为密度和温度的函数被参数化。假设一个铁的下地幔组成与摩尔分数xMgSiO 3 = 0.66和xMgO = 0.34，沿模型地热计算的导电性的两相聚集体。结果发现，随深度变化很大，从9.5 W/（mK）在下地幔顶部的核幔边界以上的热边界层顶部的20.5 W/（mK）。实验数据的外推表明，在深地幔条件下，实际量的铁杂质的存在使聚集体的热导系数降低约50%（Manthilake等人，2011年）。从这个结果和我们的热导系数模型，我们估计的热通量的核幔边界为10.8 TW的含铁的MgO/MgSiO 3钙钛矿聚集体和10.6 TW的含铁的MgO/MgSiO 3后钙钛矿聚集体。
2012-10-28 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
High-pressure, temperature elasticity of Fe- and Al-bearing MgSiO3: implications for the Earth's lower mantle
Fe和Al是除Mg、Si和O之外最重要的两种成岩元素。它们存在于下地幔最丰富的矿物MgSiO_3桥镁石、MgSiO_3后钙钛矿和MgO方镁石中，改变了它们的弹性性质。然而，关于含铁和铝的MgSiO_3桥晶石和后钙钛矿的热弹性的知识很少。在这项研究中，我们进行从头算分子动力学计算的弹性和地震性质的纯，Fe^{3+}-和Fe^{2+}-，和Al^{3+}轴承MgSiO_3钙钛矿和后钙钛矿，在广泛的压力，温度和Fe/Al组成。我们的研究结果表明，类似地幔岩的矿物组合符合一维地震学模型，至少在核幔边界上方几百公里处，即D“区域的顶部。在D“中，类似的组成仍然非常适合于平均速度，并且相当接近于密度。我们还利用地球动力学模型实现了多晶塑性，以预测由此产生的地震各向异性，并发现在所有成分中具有主导（001）滑移的后钙钛矿与D“中的地震观测结果最一致。
2015-07-17 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Spin-state crossover and hyperfine interactions of ferric iron in MgSiO$_3$ perovskite
利用密度泛函理论和Hubbard $U$计算方法，我们证明了（Mg，Fe）（Si，Fe）O $_3$钙钛矿的基态在十二面体（A）和八面体（B）位置都具有高自旋三价铁（$S=5/2$）.随着压力的增加，B位铁经历自旋态到低自旋态（$S=1/2$）的交叉，而A位铁保持在高自旋态。我们的计算表明，在40-70 GPa的压力范围内，B位自旋态交叉伴随着明显的体积减小和四极分裂的增加，与最近的x射线衍射和穆斯堡尔谱测量一致。体积减小导致体积模量显著软化，这表明下地幔地震速度异常的可能来源。
2011-02-02 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
NaIrO3 - A pentavalent post-perovskite
采用高压固相法合成了钠铱（V）氧化物NaIrO 3，并将其回收至环境条件。它被发现是同构与CaIrO 3，大量研究的结构类似物的高压后钙钛矿相的MgSiO 3。在氧化物后钙钛矿中，NaIrO 3是具有五价阳离子的第一个实例。该结构由层的角和边共享IrO 6八面体分离层的NaO 8双帽三角棱镜。NaIrO 3显示没有磁有序和电阻率测量显示非金属行为。的晶体结构，电和磁性能进行了讨论，并与已知的后钙钛矿和五价钙钛矿金属氧化物。
2011-01-31 cond-mat.mtrl-sci
The effect of pressure and spin on the isotopic composition of ferrous iron dissolved in periclase and silicate perovskite
我们进行密度泛函计算的平衡57 Fe/54 Fe的比例溶解在方镁石和MgSiO 3钙钛矿在地球的地幔的压力和温度的亚铁。压力增加了57 Fe的分配到两个阶段的三个因素，从地球表面的核幔边界。在铁方镁石中，这种增加的一个很大的贡献来自于从高自旋到低自旋铁的电子跃迁。我们的计算表明，压力诱导分馏可以发挥重要作用，在确定行星铁同位素组成。
2008-07-29 cond-mat.mtrl-sci
A New Approach to Phonon Anharmonicity
报道了一种通过从头计算Hellmann-Feynman力来计算声子色散曲线的非谐峰的方法，该方法由一系列具有实际原子位移的超原胞得到，这些位移对应于给定的温度。得到的声子色散带能够表征非谐峰的位置和形状。作为例子，该方法适用于立方PbTe和钙钛矿MgSiO_3晶体。
2015-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelasticity, shear modulus softening, and the tetragonal-cubic transition in davemaoite
本研究利用机器学习原子间势和分子动力学，揭示了davemaoite在四方-立方相变中的铁弹性滞后回线与剪切模量软化现象，为下地幔地震学解释提供了可靠基准。
2025-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Observation of the Sb2S3-type post-post-GdFeO3-perovskite: A model structure for high density ABX3 and A2X3 phases
自从描述MgSiO 3中钙钛矿到后钙钛矿的转变及其对地幔底部D”区的矿物学和流变学的影响以来，已经过去了十年。大量的工作已经探索了这种转变过程中的机制及其对地震反应的影响。同时，ABX 3系统中的计算已经确定了在较高压力下发生的更致密的后钙钛矿相的潜在结构。然而，实验还没有阐明任何更高的压力形式，超越CaIrO 3型。在这里，我们描述的结构和转换，导致在高压条件下的GdFeO 3型氟perperoxides中的Sb 2S 3型的后后钙钛矿的结晶。单晶技术的使用提供了对所有多晶型物的相对晶体学取向的唯一访问。我们使用这些信息来扩展这种描述，以包括在ABX 3和A2 X3化学计量中具有竞争性的其他计算和观察形式（例如Sb 2S 3、a-Gd 2S 3、Be 3 N2）的结构，并提供关于这些结构之间的相互关系的大量信息，这对于解释转变机制、预测转变序列、在评估其是否适合建模时，例如在深地和系外行星内部的流变反应时，这些转换结构的方向特性的表达。
2014-10-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
