The dynamic conductivity and the plasmon profile of Aluminum in the ultra-fast-matter regime; an analysis of recent X-ray scattering data from the LCLS
我们使用一个明确的等容双温度理论，离子温度不被假定为等于电子温度，分析最近的X射线激光散射数据铝在超快物质（UFM）制度高达6 eV，在斯坦福直线加速器相干光源（LCLS）。观察到的令人惊讶的低电导率可以通过使用密度函数中性伪原子模型（NPA）计算的相移包括强电子-离子散射效应来解释。Mermin模型对UFM的适用性受到质疑。静态和动态的电导率，复杂的碰撞频率和等离子体激元线形内玻恩近似和不使用的Mermin响应进行评估。这种方法，其中所有需要的数量从NPA模型，提供了良好的协议与报道的实验结果。
2016-01-27 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Average-Atom Model for X-ray Scattering from Warm Dense Matter
基于平均原子模型，提出了一种分析X射线被热致密物质汤姆逊散射的方案。重点讨论了束缚电子对X射线的散射。利用平均原子模型中的参数（化学势、平均离子电荷、自由电子密度、束缚和连续波函数和占据数），计算了随离子运动的电子的弹性散射和自由电子和束缚电子的非弹性散射对散射X射线谱的贡献。所得到的方案提供了一个相对简单的诊断与X射线散射测量。应用给出了致密的氢，铍，铝，钛，锡等离子体。在高动量转移，从束缚电子的非弹性散射的贡献是铝，钛和锡的散射X射线光谱的主要特征。
2012-11-01 physics.plasm-ph
Warm dense matter conductivity including electron-electron collisions
解决了关于电子-电子碰撞在稠密等离子体动态电导率中的作用的争论。特别是，直流电导率分析在低密度，非简并的限制，其中斯皮策理论是有效的和电子-电子碰撞导致众所周知的减少的结果为洛伦兹等离子体。随着简并度的增加，电子-电子碰撞对直流电导率的贡献减小，并且对于Ziman-Faber理论适用的液态金属域可以忽略。我们展示了如何电子-电子碰撞必须实现在计算的基础上的Kubo-Greenwood公式，这是preferred适用于模拟的频率依赖的电导率在温暖的稠密物质区域，即任意简并。
2015-01-25 physics.plasm-ph
Transport and optical properties of warm dense aluminum in the two-temperature regime: Ab initio calculation and semiempirical approximation
本文研究了双温条件下液态铝的输运和光学性质。首先，在\textit{ab initio}计算中获得光学性质、静态电导率和热导率。\textit{ab initio}计算是基于量子分子动力学、密度泛函理论和Kubo-Greenwood公式。根据\textit{ab initio}的计算结果构造了半经验近似。该近似分别得到静态电导率和热导率的依赖关系$σ_{1_\mathrm{DC}}\propto1/T_i^{0.25}$和$K\propto T_e/T_i^{0.25}$。对于$ρ=2.70$ ~g/cm $^3$，3~kK~ $\leq T_i\leq T_e\leq20$ ~kK的液态铝，该近似是有效的。我们的结果很好地描述了Drude模型与有效弛豫时间$τ\propto T_i^{-0.25}$。我们将我们的结果与其他一些模型进行了比较。它们都在低温极限下还原为具有不同弛豫时间表达式的Drude模型$τ$。我们的结果与使用$τ\propto T_i^{-1}$的模型不一致，并支持使用弛豫时间减小较慢的表达式的模型。
2014-09-10 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Plasma Conductivity from Warm Dense Matter to the Spitzer Limit Using Mean-Force Kinetic Theory
University of Michigan（密歇根大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）
基于平均力动理学理论，发展了一个从温稠密到热稀薄等离子体条件下计算电子输运系数的理论模型，能够快速准确地计算电导率、热导率和电热系数。
2026-06-01 physics.plasm-ph
Optical conductivity of warm dense matter in wide frequency range within quantum statistical and kinetic approach
热致密物质的基本性质由介电函数描述，介电函数提供了与频率相关的电导率，辐射的吸收，发射和散射，带电粒子停止和进一步的宏观性质。不同的方法的介电函数和相关的动力学碰撞频率进行了比较，在一个很宽的频率范围内。被认为是高频限制描述逆韧致辐射和低频限制的直流电导率。检验了广义线性响应理论和动力学理论的标准方法的求和规则和Kramers-Kronig关系。在铝，氙和氩等离子体的应用结果进行了讨论。
2016-02-03 physics.plasm-ph
Reply to comment by Witte et al. on "Isochoric, isobaric, and ultrafast conductivities of aluminum, lithium,and carbon in the warm dense matter regime", Phys. Rev. E $96$, 053206 (2017)
在Phys. Rev. E，$99$，047201（2019）Witte { \it et al.}对我们的热致密物质（WDM）电导率计算[Phys. Rev. E $96$，053206（2017）]进行了评论。(i)他们批评我们使用的球形平均结构因子$S(k)$的FCC铝的静态电导率$σ$的计算-一个常见的近似多晶材料。他们自己没有给出计算，因为他们的方法使用密度泛函理论（DFT）和基于分子动力学（MD）的Kubo-Greenwood（KG）计算对于冷离子变得不切实际。(ii)我们满意的是，Witte等人不再声称在改变所使用的交换相关（XC）泛函时$σ$的系数为$\sim$ 1.5。(iii)他们使用DFT-MD-KG模拟提供了铝的$σ$的计算机密集型计算，温度$T$高达15 eV，但在模拟中仅使用$N$ =64个原子，其中作为离子物种的混合物需要更大的$N$才能可信。我们通过无参数DFT理论提出了多物种电导率计算[Phys. Rev. E. $52$，5352（1995）]中测定。(iv)从良好收敛的DFT-MD-KG方法获得的电导率显示出对$σ$的显著低估;这对于外推至$\sim3.5\times 10^6$ S/m的等容电导率$σ_{\rm ic}$尤其明显，即，当预期值为$\sim 5\times 10^6$ S/m时，{ \it甚至低于}熔点时4.1 $\times …
2019-05-08 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Isochoric, isobaric and ultrafast conductivities of aluminum, lithium and carbon in the warm dense matter (WDM) regime
本文研究了平衡等容态（$σ_{\rm is}$）、平衡等压态（$σ_{\rm ib}$）和离子温度$T_i$小于电子温度$T_e$的非平衡超快物质（UFM）态（$σ_{\rm uf}$）的电导率$σ$。铝、锂和碳被认为是越来越复杂的暖致密物质（WDM）系统，其中碳具有瞬时共价键。第一性原理计算，即，中性赝原子（NPA）计算和密度泛函理论（DFT）与分子动力学（MD）模拟，比较在可能的情况下与实验数据，以表征$σ_{\rm ic}, σ_{\rm ib}$和$σ_{\rm uf}$。NPA $σ_{\rm ib}$与DFT+MD的结果相比最接近可用的实验数据，DFT+MD通常使用约64-125个原子的模拟。发表的电导率为锂进行审查，并在4.5 eV的温度下的值进行检查，使用支持X射线汤姆逊散射计算。给出了适用于这些材料的$σ$随温度和密度变化的物理图象。与Al和Li相比，$σ$对低于10 eV的碳的$T_e$的不敏感性被澄清。
2017-09-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.geo-ph
Kubo-Greenwood approach to conductivity in dense plasmas with average atom models
给出了平均原子模型下Kubo-Greenwood电导率的一个新公式。新的配方改进前明确包括离子结构因子。基于这个新的表达式的计算导致更好的协议与从头计算结果的DC电导率的温暖致密的氢和铍，和氢的热导率。我们还给出并测试了一个略有修改的Ziman-Evans公式的电阻率，其中包括一个非自由电子态密度，从而消除了原来的Ziman-Evans公式中的歧义。再次基于这个表达式的结果是在很好的协议与从头计算模拟温暖的致密铍和氢。然而，对于这两个表达式，热致密铝的电导率的计算导致在低温下的从头计算模拟相比，协议差。
2016-03-22 physics.plasm-ph
The static and dynamic conductivity of warm dense Aluminum and Gold calculated within a density functional approach
用密度泛函理论计算了致密Al和Au等离子体的静态电阻率。这被用作动态电导率研究的输入。这些计算包括自洽的确定（i）状态方程（EOS）和电离平衡，（ii）离子-离子和离子-电子对分布函数的评价，（iii）确定散射振幅，最后是电导率。我们目前的数据为压缩0.1-2.0，并在温度范围T= 0.1 - 10 eV的静态电阻率的Al。结果Au在相同的温度范围内和压缩0.1-1.0也给出了。在确定动态电导率的范围内的频率与标准的激光探针一致，知识的电子本征态和occupancy的Al或Au等离子体成为必要的。它们是使用中性-伪原子模型计算的。我们研究了一些第一性原理方法的光学电导率，包括多体微扰理论，分子动力学评价，和简化的含时DFT。在典型的铝等离子体中的浅束缚态的存在下所产生的Drude电导率的修改进行检查和数值结果给出的费米黄金规则和近似形式的含时DFT的水平。
2005-05-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Capturing many-body effects in electrical conductivity of warm dense matter
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
本文基于密度泛函理论，提出GW近似框架改进导电性计算，揭示电子散射对不同温度下导电性的影响，提升对暖稠密物质导电机制的理解。
2026-05-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.plasm-ph
Effects of Non-local Pseudopotentials on the Electrical and Thermal Transport Properties of Aluminum: A Density Functional Theory Study
本文基于DFT和Kubo-Greenwood公式，研究非局域赝势修正和冻芯近似对液态及暖稠密铝电导率和热导率的影响，证明考虑非局域项并验证冻芯近似对宽温区输运性质准确计算至关重要。
2024-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
The finite-$T$ Lorentz number and the thermal conductivity. Aluminum and carbon conductivities from ambient to millions of degrees Kelvin
本文提出用基本费米积分表示的有限温度洛伦兹数普适形式及其四参数拟合，简化金属型体系热导率计算，并给出铝和碳在百万开尔文范围内的计算结果与实验及模拟对比。
2024-04-30 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Self-energy effects and energy band theory for warm dense matter
在热致密铝和铍中观察到由于自能移动导致束缚能级展宽和合并而产生的能带结构。提出了热态稠密物质（WDM）的能带理论，发展了基于能带理论的新程序，改进了传统的密度泛函方法。对中低Z波段WDM的状态方程和输运系数进行了大量的数值模拟。利用Lorenz数随简并参数的变化，研究了从完全简并态到部分简并态（与WDM有关），最后到非简并态的转变，得到了WDM的参数上限和下限。结果表明，压力电离的结果在Wiedemann-Franz定律不再适用于WDM。
2018-12-20 physics.plasm-ph
Thermal and Electrical Conductivities of Aluminum Up to 1000 eV: A First-Principles Prediction
Peking University（北京大学）；Institute of Applied Physics and Computational Mathematics（应用物理与计算数学研究所）
针对极高温下材料导电导热预测的计算成本难题，提出结合Kubo形式与混合随机-确定性DFT的方案，实现了高达1000 eV铝热导率与电导率的第一性原理计算，揭示了暖稠密物质区传统模型的显著偏差及量子效应的重要性。
2025-10-11 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Evidence for out-of-equilibrium states in warm dense matter probed by X-ray Thomson scattering
最近和意想不到的\textit{ab initio}模拟和铝的激光冲击实验的解释之间的差异，探测X射线汤姆逊散射（XRTS），解决。从XRTS弹性峰（离子特征）推导的离子-离子结构因子仅与强耦合的非平衡态相容。采用轨道自由分子动力学模拟，离子温度低于电子温度，对实验结果进行了解释。退耦温度的离子和电子的相关性进行了讨论。它模仿一个短暂的，或亚稳态，熔融后的平衡态的可能性也被建议。
2014-11-27 physics.plasm-ph
Electrical Conductivity of Warm Dense Hydrogen from Ohm's Law and Time-Dependent Density Functional Theory
针对温稠密氢电导率的研究需求，提出结合欧姆定律连续形式与实时含时密度泛函理论的计算方法，解决有限尺寸误差问题，在30,000 K及0.02-0.98 g/cc条件下获得可靠结果，为基础物理及相关应用提供支持。
2024-09-23 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Improving dynamic collision frequencies: impacts on dynamic structure factors and stopping powers in warm dense matter
本研究针对温稠密物质模拟诊断的模型需求，利用自洽场平均原子模型数据，通过纳入量子态密度等因素改进动态碰撞频率，提升了平均原子模型与第一性原理理论的吻合度，可解释散射光谱特征并修正阻止本领。
2023-01-23 physics.plasm-ph
Numerical modeling of isochoric heating experiments using the TROLL code in the warm dense matter regime
该研究使用 TROLL 代码结合 TNSA 质子输运、SRIM 阻止本领和 SESAME 状态方程，模拟 LULI 固体箔等容加热实验，其铝靶后表面温度与测量结果吻合。
2025-06-10 physics.plasm-ph
Electrical conductivities and low frequency opacities in the warm dense matter regime
本文研究了温稠密物质中低频不透明度的计算方法，通过改进Ziman-Evans模型并结合Calogero方程高效计算散射相移，验证了其在铝、铜、金等材料中的准确性与计算效率。
2025-04-03 physics.plasm-ph
Reconciling ionization energies and band gaps of warm dense matter derived with ab initio simulations and average atom models
平均原子（AA）模型允许人们在广泛的条件下有效地计算材料的电子和光学性质，并经常用于解释实验数据。然而，在高压下，AA模型的预测已被证明与从头算计算机模拟的结果不一致。在这里，我们调和这些偏差，通过开发一种创新类型的AA模型，AVION，计算电子本征态与新的边界条件内的离子球。束缚态和自由态的推导是一致的。我们放弃了常见的AA图像，自由粒子光谱开始在潜在的阈值，我们发现这是不兼容的从头计算。我们进行从头计算模拟的晶体和液体的碳和铝在很宽的密度范围内，并表明计算的能带结构是非常好的协议与预测AVION。
2021-05-05 physics.plasm-ph
Kinetic Theory for Electronic Transport Properties of Warm Dense Matter: Chapman-Enskog Solution of the Uehling-Uhlenbeck Equation
University of Michigan（密歇根大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）
基于Uehling-Uhlenbeck方程的Chapman-Enskog解，发展了一种动理学理论，用于预测温稠密等离子体中的电导率、热导率和电热系数，并考虑了电子简并、衍射和强耦合效应。
2026-06-01 physics.plasm-ph
First-Principles Determination of Electron-Ion Couplings in the Warm Dense Matter Regime
我们提出了第一性原理计算的非平衡温暖的稠密等离子体，液态金属和热固体，一个基本属性，其中各种模型提供不同的预测之间的能量交换率。为此，引入了电子-离子耦合参数的久保关系，该关系包括固体和等离子体交汇处材料中共存的量子、热、非线性和强耦合效应的自洽性。最重要的是，像其他Kubo关系广泛用于计算电子电导率，表达式可以使用量子分子动力学模拟评估。结果和实验和理论预测的各种电子复杂性，包括铝，铜，铁和镍的代表性材料进行比较。
2019-04-09 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Group Conductivity and Nonadiabatic Born Effective Charges of Disordered Metals, Warm Dense Matter, and Hot Dense Plasma
本文提出利用非绝热 Born 有效电荷（NBEC）转化为群电导率，以在无序金属、温稠密物质和热稠密等离子体等系统中提取电离态，克服了传统平均电离态在静态极限下的差异。
2025-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.chem-ph
Electron transport calculations in warm dense matter using scattering cross sections
采用准原子分子动力学方法，对Ziman公式的电导率在温热稠密物质中进行了测试。已被广泛使用的文献中的几个实施方案进行了系统的测试，通过比较准确，但昂贵的Kohn-Sham密度泛函理论分子动力学（KS-DFT-MD）计算。的比较是由几个元素和混合物，并为广泛的温度和密度，并揭示了一个优选的方法，通常给出了非常好的协议与KSDFT-MD的结果，但在一小部分的计算成本。
2015-09-14 physics.plasm-ph
Real-Space Green's functions for Warm Dense Matter
对热致密物质的电子结构进行精确建模是一个具有挑战性的问题，其解决方案将使人们更好地理解物质的性质，如状态方程，不透明度和导电性，从而从天体物理学到聚变能研究。在这里，我们探讨了实空间格林函数方法作为一种技术解决的科恩-沙姆密度泛函理论方程在温暖的稠密物质条件下。我们发现该方法是易于处理的，准确的密度和温度范围内的利益，与其他方法相比。与其他方法相比，它们被认为是准确的，状态方程很好的协议。
2021-01-06 physics.plasm-ph
Predicting Excitation Energies in Warm Dense Matter
本文采用受约束单电子占据的温稠密物质电子态模型，自洽从头算包含连续谱降低，预测固体密度镁、铝、硅的 K 边、K-alpha 能量及 IPD，并与实验和常用模型吻合。
2024-03-28 physics.plasm-ph
Experimental Evidence for the Breakdown of Uniform-Electron-Gas Models in Warm Dense Aluminium
European XFEL（欧洲自由电子激光设施）；University of Rostock（罗斯托克大学）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)（德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心）；Center for Advanced Systems Understanding (CASUS)（先进系统理解中心）；Osaka University（大阪大学）；European Synchrotron Radiation Facility (ESRF)（欧洲同步辐射装置）
研究通过实验表明，均匀电子气模型在暖密铝中无法准确描述等离子体共振，需采用从头计算方法以可靠推断热力学条件。
2026-01-14 cond-mat.str-el physics.plasm-ph
Average-atom treatment of relaxation time in X-ray Thomson scattering from warm-dense matter
在平均原子近似下研究了有限弛豫时间对热密等离子体汤姆逊散射的影响。目前大多数计算使用碰撞自由Lindhard介电函数来评估自由电子对汤姆逊截面的贡献。在这项工作中，我们使用Mermin介电函数，其中包括弛豫时间明确。弛豫时间是通过将平均原子视为均匀电子气中的杂质来评估的，并且严格依赖于输运截面。计算出的弛豫速率同意以及从Ziman公式的静态电导率和速率推断出的值从一个适合的频率依赖的电导率。在平均原子势的相移分析确定的运输截面进行了比较，在常用的玻恩近似评估。玻恩近似在高能量下收敛到精确的截面;然而，在低能量下发生的差异导致弛豫速率的相应差异。包括弛豫时间建模时的相对重要性X射线汤姆逊散射光谱检查通过比较计算的自由电子动态结构函数汤姆逊散射使用Lindhard和Mermin介电函数。给出了温度为2 ~ 32 eV，密度为2 ~ 64 g/cc的温密Be等离子体的应用。
2016-04-01 physics.plasm-ph
A Kinetic Model for Electron-Ion Transport in Warm Dense Matter
我们提出了一个模型的电子-离子输运在温暖的致密物质，通过使用平均力的统计势，将库仑耦合效应到量子玻尔兹曼方程的Uehling和Uhlenbeck。虽然这个模型是在经典极限下严格推导出来的[S.D. Baalrud and J. Daligault，Physics of Plasmas 26，8，082106（2019）]，它的量子推广被不确定原理复杂化。在这里，我们应用一个现有的模型的基础上的量子Ornstein-Zernike方程耦合平均原子模型的平均力的潜力[C。E. Starrett，High能量密度物理学25，8（2017）]。这个潜在的包含由于库仑耦合和交换的相关性，和碰撞内核的动力学理论强制泡利阻塞，同时允许电子衍射和大角度碰撞。通过求解电子-离子弛豫速率的Uehling-Uhlenbeck方程，预测了基于电子-离子碰撞的固体密度铝等离子体的动量弛豫时间、温度弛豫时间和电导率。我们提出的结果，跨越从经典的弱耦合等离子体的退化中度耦合等离子体的过渡的密度和温度条件。我们的研究结果与最近的量子分子动力学模拟相一致。
2021-02-09 physics.plasm-ph
Ab-initio simulations and measurements of the free-free opacity in Aluminum
稠密系统中的自由-自由不透明度是一个性质，既检验了我们对相关多体系统的基本理解，也是理解高能量密度等离子体辐射性质所必需的。尽管其重要性，预测计算的自由-自由的不透明度仍然具有挑战性，即使在凝聚态相的简单金属。在这里，我们展示了如何自由的不透明度可以通过含时密度泛函理论在有限温度下建模，并说明了包括本地场校正，核心极化和自能校正的重要性。我们的基态铝的计算结果表明，同意与实验不透明度测量在Artemis激光设施在很宽的范围内的X射线到紫外波长。我们扩展我们的计算在整个熔体的温暖，致密的物质制度，并找到良好的协议与先进的等离子体模型的基础上逆韧致辐射在10电子伏特以上的温度。
2018-06-07 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Stochastic density functional theory combined with Langevin dynamics for warm dense matter
本研究拓展了结合朗之万动力学的随机有限温度Kohn-Sham密度泛函理论，提出新型线性标度随机电导率计算方法，揭示了30000K下氢的结构与电导率转变特征。
2024-04-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.plasm-ph
On the electrons really contributing to dc conductivity of warm dense matter
本文基于平均原子模型和 Ziman 理论计算温稠密物质直流电导率，系统比较平均离子电荷 Z* 的不同定义，以识别真正导电的电子，并通过实验和理论基准提出纳入电荷的判据。
2025-03-17 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Thomson scattering in the average-atom approximation
本文应用平均原子模型研究了热致密物质中X射线的汤姆逊散射，重点研究了束缚电子的散射。从平均原子模型中得到了评价动态结构函数所需的参数（化学势、平均离子电荷、自由电子密度、束缚波函数和连续波函数以及占据数）。所得到的分析提供了一个相对简单的诊断与X射线散射测量中使用。应用程序给出了致密的氢，铍，铝和钛等离子体。在钛的情况下，结合态的预测修改的光谱显着。
2012-10-01 physics.plasm-ph
Ab initio evaluation of the electron-ion energy transfer rate in a non-equilibrium warm dense metal
本文结合有限温度DFT-MD与密度泛函微扰理论，利用依赖密度-温度的Eliashberg函数和电子态密度评估温稠密金属中的电子-离子耦合因子，结果与已有数据一致，并用于讨论温稠密铝的温度平衡。
2024-01-16 cond-mat.other physics.comp-ph physics.plasm-ph
Ion Modes in Dense Ionized Plasmas through Non-Adiabatic Molecular Dynamics
我们进行非绝热模拟的基础上的电子力场（EFF）的波包分子动力学的变种温暖的致密铝。静态离子-离子结构因子与密度泛函理论（DFT）的比较被用来验证该技术在整个范围内的温度和密度跨越温暖的致密物质制度。专注于一个特定的温度和密度（3.5 eV，5.2克/厘米3），我们报告的动态结构因子和色散关系在各种绝热和非绝热技术的差异。我们发现EFF产生的色散关系与更稳健和绝热的Kohn-Sham DFT密切一致。
2020-11-20 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph physics.plasm-ph
Assessing the accuracy of hybrid exchange-correlation functionals for the density response of warm dense electrons
我们评估了常见的混合交换相关（XC）泛函（PBE 0，PBE 0 -1/3，HSE 06，HSE 03，和B3 LYP）在Kohn-Sham密度泛函理论（KS-DFT）中的谐波扰动电子气的准确性，在参数相关的具有挑战性的条件下，温暖的致密物质。在实验室中通过激光诱导压缩和加热产生的温暖致密物质是一种物质状态，也发生在白矮星和行星内部。我们认为弱和强程度的密度不均匀性引起的外场在不同的波数。通过与精确的量子Monte-Carlo结果进行比较，我们进行了误差分析。在弱扰动的情况下，我们报告的静态线性密度响应函数和静态XC内核在金属密度的退化基态极限和部分简并在电子费米温度。总的来说，我们观察到的改进的密度响应的部分简并时，PBE 0，PBE 0 -1/3，HSE 06，和HSE 03的功能相比，以前报道的结果PBE，PBESol，LDA，AM 05，和SCAN的功能; B3 LYP，另一方面，不执行以及所考虑的系统。连同自相互作用误差的减少，这似乎是HSE 03函数在WDM条件下描述铝和液氨实验数据的相对成功背后的基本原理。
2022-11-21 physics.chem-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
A Model of Electron Transport in Dense Plasmas Spanning Temperature Regimes
将量子Landau-Fokker-Planck方程与平均力散射的概念相结合，提出了一个新的温热稠密等离子体中电子输运模型。我们获得的电导率和热导率在几个数量级的温度，从温暖的致密物质的条件下，热，非简并等离子体条件，包括具有挑战性的交叉制度之间的两者。Fokker-Planck碰撞理论的小角近似特性通过构造基于平均力散射的精确有效库仑模型得到了很好的缓解，与高保真量子模拟结果相比，该模型即使在低温下也能保持精确.电子-电子碰撞与电子-离子碰撞被同等对待。它们的准确处理被认为是必不可少的氢，并预计将是重要的其他低Z元素。我们发现，电子-电子散射仍然影响的热导率的值下降到温度略低于费米能量。由于泡利不相容原理和小角度近似之间的微妙相互作用，理论的准确性似乎只在非常低的温度下的热导率行为中动摇，因为它们属于电子-电子散射。即使在那里，该模型也与从头算模拟相当一致。
2020-05-26 physics.plasm-ph
Effective Static Approximation: A Fast and Reliable Tool for Warm Dense Matter Theory
我们提出了一个\emph{Effective Static Approximation}（ESA）的局部场校正（LFC）的电子气体，使高精度的计算的电子性质，如动态结构因子$S(q,ω)$，静态结构因子$S(q)$，和相互作用能$v$。ESA将最近的神经网络表示[ \textit{J. Chem. Phys.} \textbf{151}，194104（2019）]与精确静态极限中的温度相关LFC相结合，并从顶部对分布函数$g(0)$的量子蒙特卡罗数据中获得一致的大波数极限。它适合直接集成到现有代码中。我们通过重新评估Sperling \textit{et al.} ~[ \textit{Phys. Rev. Lett.} \textbf{115}，115001（2015）]最近的{铝上的X射线汤姆逊散射实验}的结果来证明LFC对于实际应用的重要性。我们发现，电子相关性{在ESA方面}的准确纳入导致不同的预测的非弹性散射光谱比从国家的最先进的模型，如Mermin方法或线性响应依赖于时间的密度泛函理论。此外，ESA计划是特别相关的先进的交换相关泛函密度泛函理论的发展。
2020-10-15 cond-mat.str-el physics.comp-ph physics.plasm-ph
\textit{Ab Initio} Path Integral Monte Carlo Results for the Dynamic Structure Factor of Correlated Electrons: From the Electron Liquid to Warm Dense Matter
在极端密度和温度下对电子的准确描述是至关重要的，例如，对天体物理学对象和惯性约束聚变的理解。在这种情况下，动态结构因子$S(\mathbf{q},ω)$构成了一个关键的量，因为它是直接测量的X射线汤姆逊（XRTS）散射实验和管理输运性质，如动态电导率。在这项工作中，我们提出了第一\textit{ab initio}结果$S(\mathbf{q},ω)$进行广泛的路径积分蒙特卡罗模拟和开发一种新的方法所需的解析延拓，这是基于随机抽样的动态局部场校正$G(\mathbf{q},ω)$。此外，我们发现，所谓的静态近似构成了一个很有前途的机会，以获得高质量的数据$S(\mathbf{q},ω)$在相当大的部分温暖的致密物质制度。
2018-10-30 cond-mat.str-el physics.plasm-ph
The generation of warm dense matter using a magnetic anvil cell
温暖的致密物质存在于气体巨星和大型系外行星的中心。然而，它最基本的性质是未知的，限制了我们对行星形成和演化的理解。在这种状态下，当压力超过1毫巴时，物质是强耦合和量子简并的。这种结合使大多数能够预测状态方程、材料的粘度或导热率的理论失效。当这些属性缺失时，了解行星演化就成为一项艰巨的任务。尽管如此，这一领域的研究正在积极发展，使用高功率激光或重离子束来生产密度足以克服1 Mbar限制的样品。这些样品没有被有效地限制，并且倾向于迅速膨胀，排除了任何化学稳定平衡的存在。然而，一个兆安培级的脉冲发电机可以产生兆巴范围内的封闭物质，只要满足两个条件。首先，样品需要被圆柱形地压缩，以最大化磁压力（与板压缩相比）。其次，必须使用阻尼器来防止样品周围形成电晕。这种电晕使主样品失去有价值的电流，并限制了压缩的均匀性。根据数值模拟，这里提出的设置，称为磁砧单元，可以达到1兆巴的顺序使用兆安培脉冲功率驱动器的压力。这些样本的长度跨度为几毫米。与金刚石压砧不同，由于材料强度，金刚石压砧的压力限制在1 Mbar以下，磁性压砧实际上没有压力限制。此外，电流将样品加热到几个eV，这是一个远远超过金刚石砧单元能力的温度。
2018-02-15 physics.plasm-ph
Electron-ion and ion-ion potentials for modeling warm-dense-matter: applications to laser-heated or shock-compressed Al and Si
对相互作用U_{ij}（r）通过对分布函数（PDF）确定物质的热力学和线性输运性质，即，g_{ij}（r）。如果U_{ij}（r）可以直接用于通过经典模拟来预测材料性质，避免了多体波函数，则可以实现极大的简化。热致密物质（WDM）处于准平衡状态，在准平衡状态下，电子温度$T_e$与离子温度T_i不同，如激光加热或冲击压缩物质。电子PDF g_{ee}（r）作为扰动的离子被用来评估完全非本地交换相关校正的自由能，使用氢作为一个例子。本文以Al和Si为例，讨论了具有束缚核的离子的电子-离子势，并讨论了具有T_e \ne T_i的WDM的电子-离子势，它适用于短于电子-离子弛豫时间的时间。在某些情况下，电位发展为吸引区域，然后对于较高的$T_e$，变得排斥和“Yukawa样”。这些结果澄清了初始声子硬化和快速释放的起源。对势的冲击加热WDM显示，声子硬化不会发生在大多数这样的系统。定义有意义的准平衡静态输运系数与动态值一致的解决。通过将实验或理论σ（ω，T_i，T_e）外推到ω \to 0似乎得不到有意义的“静态电导率”，除非T_i \to T_e也是如此。本文用赝势、对势和经典积分方程计算了激光加热和冲击加热铝和硅的准静态电阻率R（T_i，T_e）。准静态磁导率在其温度演变中显示出明显的差异，但不是动态值的严格的ω \to 0极限。
2012-09-04 cond-mat.other physics.plasm-ph
Hydrodynamic simulations of expanded warm dense foil heated by pulsed-power
CEA, DAM, DIF（法国原子能和替代能源委员会，达姆研究中心，DIF）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CEA, DAM, Gramat（法国原子能和替代能源委员会，达姆研究中心，格拉马特）
本研究提出了一种耦合电气描述与一维流体动力学代码的建模框架，用于设计和优化脉冲功率加热的暖密物质实验。
2026-02-04 hep-ex physics.plasm-ph
Quantum molecular dynamics simulations for the nonmetal-to-metal transition in fluid helium
我们利用量子分子动力学模拟研究了高压下稠密氦原子的非金属-金属相变。我们提出了新的结果的状态方程和Hugoniot曲线在温暖的稠密物质区。光学电导率通过Kubo-Greenwood公式计算，直流电导率从该公式导出。非金属到金属的转变被确定为约1 g/ccm。我们比较实验结果以及与其他理论方法，特别是与化学模型的预测。
2007-01-22 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Idealized Slab Plasma approach for the study of Warm Dense Matter
近年来，热密物质（warm dense matter，WDM）已成为等离子体物理、凝聚态物理、高压科学、天体物理、惯性约束聚变以及极端条件下的材料科学等多学科交叉的研究热点。为了研究定义明确的WDM状态，我们引入了理想化板状等离子体的概念，该等离子体可以在实验室中通过（i）固体的等容加热和（ii）固体中冲击波的传播来实现。这一概念的应用为研究动态电导率、状态方程、电离和不透明度提供了新的手段。这些方法在这里使用来自第一性原理（密度泛函型）理论，Escheras-Fermi型理论和数值模拟的结果。
2005-05-10 astro-ph cond-mat.mtrl-sci physics.gen-ph
Dynamical structure factors of Warm Dense Matter from Time-Dependent Orbital-Free and Mixed-Stochastic-Deterministic Density Functional Theory
本研究首次用TD-OF-DFT与混合TD-KS-DFT计算温稠密物质DSF的非弹性部分，对比了两种方法的精度与计算成本，为温稠密物质DFT方法的选用和改进提供参考。
2024-11-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.plasm-ph
Applying the Liouville-Lanczos Method of Time-Dependent Density-Functional Theory to Warm Dense Matter
针对标准 LR-TDDFT 计算 DSF 时空带随波数不利标度的问题，本文验证无需空态的 Liouville-Lanczos 方法，并用 LR-TDDFT 与 PIMC 基准确认其适用于温稠密物质。
2025-03-27 physics.chem-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Thermal Conductivity and Thermal Hall Effect in Dense Electron-Ion Plasma
本研究考察了致密星电子-离子等离子体的热导率与热霍尔效应，提供了不同状态下的解析标度关系和拟合公式，可用于温暖致密星的耗散磁流体力学模拟。
2024-11-15 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Towards an integrated platform for characterizing laser-driven, isochorically-heated plasmas with 1-$μ$m spatial resolution
热致密物质是相空间的一个区域，从天体物理学到惯性约束聚变等多个科学团体都对它非常感兴趣。进一步了解这种复杂状态的物质的条件和性质，需要目前的理论模型的实验基准。传导率和扩散率等传输特性的基准测试一直很少见，因为它们是小而慢的过程，需要微米级的分辨率才能看到。我们讨论了一个射线照相平台的发展，旨在允许在大型激光设施，如欧米茄激光测量这些属性。\c{opyright} 2022 Optica出版集团。用户可以使用、再使用和构建文章，或将文章用于文本或数据挖掘，只要此类使用是出于非商业目的并保持适当的归属。保留所有其他权利。
2022-03-22 physics.plasm-ph
Correlations Between Conduction Electrons in Dense Plasmas
大多数处理稠密等离子体中的电子-电子关联要么完全忽略它们（无规相位近似），要么忽略离子的作用（jelvis近似）。在这项工作中，我们超越这两个近似推导出一个新的电子-电子静态结构因子的公式，该公式适当地考虑了电子中离子结构和量子力学动态响应的贡献。这个结果可以被看作是离子和电子关联的量子Ornstein-Zernike理论的自然延伸，并且它适用于离子是经典的而传导电子是量子力学的稠密等离子体。相应的电子-电子对分布函数的路径积分蒙特卡罗模拟的结果进行了比较，显示出良好的协议时，没有强的电子共振态。我们构造了描述电子间有效屏蔽相互作用的平均力近似势。与德拜-休克尔屏蔽的显著偏差存在于与涉及温热致密等离子体的高能量密度实验相关的温度和密度下。传导电子之间的相关性的存在可能会影响电子-电子对电子和热导率的贡献。预期涉及传导电子的激发过程（例如，自由-自由吸收）也将受到影响。
2020-02-03 physics.plasm-ph
Improved calculations of mean ionization states with an average-atom model
平均电离态（MIS）是稠密等离子体和热稠密物质研究中的关键性质，例如作为流体动力学模拟和蒙特卡罗模拟的输入。然而，不幸的是，计算MIS的最佳方法仍然是一个悬而未决的问题。平均原子（AA）模型由于其计算效率而在此背景下被广泛使用，但正如我们在这里所展示的，用于计算AA模型中MIS的规范方法通常是不够的。因此，我们探索三种替代方法来计算MIS。首先，我们修改了正则的方法来改变电子被划分为束缚态和自由态的方式;其次，我们开发了一种新的方法，使用电子局域化函数;最后，我们扩展了一种方法，使用Kubo-Greenwood电导率我们的平均原子模型。通过与高保真度模拟和实验数据的比较，我们发现这三种新方法中的任何一种通常都优于正则方法，电子局域化函数和Kubo-Greenwood方法表现出特别的希望。
2023-02-15 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
