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固氪物态方程的关联量子化学计算

武娜 杨皎 肖芬 蔡灵仓 田春玲

固氪物态方程的关联量子化学计算

武娜, 杨皎, 肖芬, 蔡灵仓, 田春玲

Equation of state of solid krypton from correlated quantum chemistry calculations

Wu Na, Yang Jiao, Xiao Fen, Cai Ling-Cang, Tian Chun-Ling
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  • 运用多体展开理论和量子化学方法–超分子单、双(三重)激发微扰处理耦合簇CCSD(T)方法,首次系统地计算了面心立方固氪在较宽(从晶格平衡位置到体积压缩率超过3倍)区间的两体、 三体和四体相互作用对结合能和物态方程的贡献大小,包括Hartree-Fock 自洽场项和范德瓦耳斯长程关联作用项;并与实验数据进行比较. 结果表明,在考虑到两体、三体、四体相互作用能后,多体展开理论以及CCSD(T)方法对平衡位置结合能测量数据0–130 GPa整个研究区间的实验物态方程数据都做出令人满意的描述.
    The two-, three- and four-body interaction energies in face-centered cubic (fcc) krypton are evaluated using the many-body expansion method and the coupled cluster theory with full single and double excitations plus perturbative treatment of triples, and both self-consistent-field (SCF) Hartree-Fock energy and correlation one are accurately determined in a wide volume range (from 27 to 4 cm3/mol). All different three- and four-atom clusters existing in the first three and two nearest and two neighbor shells of fcc lattice are considered. It is found that the three-body interaction energy is positive at low compression, where the dispersive forces play a dominant role, with increasing the compression the three-body contribution becomes attractive, and the SCF energy overwhelms the dispersive one. At pressures higher than 30 GPa, the four-body contribution becomes important and significantly cancels the over-softening effects of the three-body potential. It shows that the combination of the four-body effects with two- and three-body interactions leads to an excellent agreement with the measurements from the equation of state in the whole experimental range of 0-130 GPa.
      PACS:
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CB808201)和重庆市自然科学基金(批准号:CSTC2009BA4005)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2011CB808201) and the Natural Science Foundation of Chongqing, China (Grant No. CSTC2009BA4005).
    [1]

    Pepin R O 1991 Icarus 92 2

    [2]

    Jephcoat A P 1998 Nature 393 355

    [3]

    Aziz R A, Slaman M J 1986 Molecul. Phys. 58 679

    [4]

    Loubeyre P 1988 Phys. Rev. B 37 5432

    [5]

    Loubeyre P 1987 Phys. Rev. Lett. 58 1857

    [6]

    Freiman Y A, Tretyak S M 2007 Low Temperat. Phys. 33 545

    [7]

    Qian P, Liu J L, Shen J, Bai L J, Ran Q, Wang Y L 2010 Chin. Phys. B 19 126001

    [8]

    Li Z J, Li J H 2008 Chin. Phys. B 17 2951

    [9]

    Dong C 2006 Chin. Phys. B 15 3005

    [10]

    Schwerdtfeger P, Gaston N, Krawczyk R P, Tonner R, Moyano G E 2006 Phys. Rev. B 73 064112

    [11]

    Slavicek P, Kalus R, Paska P, Odvarkova I, Hobza P, Malijevsky A 2003 J. Chem. Phys. 119 2102

    [12]

    Tao F M 1999 J. Chem. Phys. 111 2407

    [13]

    Hellmann R, Bich E, Vogel E 2008 Molecul. Phys. 106 133

    [14]

    Rosciszewski K, Paulus B, Fulde P, Stoll H 2000 Phys. Rev. B 62 5482

    [15]

    Tian C L, Liu F S, Cai L C, Jing F Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 764 (in Chinese) [田春玲, 刘福生, 蔡灵仓, 经福谦 2006 55 764]

    [16]

    Huang K, Han R Q 1988 Solid State Physics (1st Ed.) (Beijing: Higher Education Press) p137 (in Chinese) [黄昆, 韩汝琦 1988 固体物理学 (第1版) (北京: 高等教育出版社) 第137页]

    [17]

    Gordon M S, Jensen J H, Koseki S, Matsunaga N, Nguyen K A, Su S, Windus T L, Dupuis M, Montgomery J A 1993 J. Comput. Chem. 14 1347

    [18]

    Tian C L, Wu N, Liu F S, Saxena S K, Zheng X R 2012 J. Chem. Phys. 137 044108

    [19]

    Schwalbe L A, Crawford R K, Chen H H, Aziz R A 1977 J. Chem. Phys. 66 4493

    [20]

    Anderson M S, Swenson A C 1974 J. Phys. Chem. Solids 36 145

    [21]

    Polian A, Besson J M, Grimsditch M, Grosshans A W 1988 Phys. Rev. B 39 1332

  • [1]

    Pepin R O 1991 Icarus 92 2

    [2]

    Jephcoat A P 1998 Nature 393 355

    [3]

    Aziz R A, Slaman M J 1986 Molecul. Phys. 58 679

    [4]

    Loubeyre P 1988 Phys. Rev. B 37 5432

    [5]

    Loubeyre P 1987 Phys. Rev. Lett. 58 1857

    [6]

    Freiman Y A, Tretyak S M 2007 Low Temperat. Phys. 33 545

    [7]

    Qian P, Liu J L, Shen J, Bai L J, Ran Q, Wang Y L 2010 Chin. Phys. B 19 126001

    [8]

    Li Z J, Li J H 2008 Chin. Phys. B 17 2951

    [9]

    Dong C 2006 Chin. Phys. B 15 3005

    [10]

    Schwerdtfeger P, Gaston N, Krawczyk R P, Tonner R, Moyano G E 2006 Phys. Rev. B 73 064112

    [11]

    Slavicek P, Kalus R, Paska P, Odvarkova I, Hobza P, Malijevsky A 2003 J. Chem. Phys. 119 2102

    [12]

    Tao F M 1999 J. Chem. Phys. 111 2407

    [13]

    Hellmann R, Bich E, Vogel E 2008 Molecul. Phys. 106 133

    [14]

    Rosciszewski K, Paulus B, Fulde P, Stoll H 2000 Phys. Rev. B 62 5482

    [15]

    Tian C L, Liu F S, Cai L C, Jing F Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 764 (in Chinese) [田春玲, 刘福生, 蔡灵仓, 经福谦 2006 55 764]

    [16]

    Huang K, Han R Q 1988 Solid State Physics (1st Ed.) (Beijing: Higher Education Press) p137 (in Chinese) [黄昆, 韩汝琦 1988 固体物理学 (第1版) (北京: 高等教育出版社) 第137页]

    [17]

    Gordon M S, Jensen J H, Koseki S, Matsunaga N, Nguyen K A, Su S, Windus T L, Dupuis M, Montgomery J A 1993 J. Comput. Chem. 14 1347

    [18]

    Tian C L, Wu N, Liu F S, Saxena S K, Zheng X R 2012 J. Chem. Phys. 137 044108

    [19]

    Schwalbe L A, Crawford R K, Chen H H, Aziz R A 1977 J. Chem. Phys. 66 4493

    [20]

    Anderson M S, Swenson A C 1974 J. Phys. Chem. Solids 36 145

    [21]

    Polian A, Besson J M, Grimsditch M, Grosshans A W 1988 Phys. Rev. B 39 1332

  • [1] 田春玲, 刘海燕, 王彪, 刘福生, 甘云丹. 稠密流体氮高温高压相变及物态方程.  , 2022, 71(15): 158701. doi: 10.7498/aps.71.20220124
    [2] 王天浩, 王坤, 张阅, 姜林村. 温稠密铝等离子体物态方程及其电离平衡研究.  , 2020, 69(9): 099101. doi: 10.7498/aps.69.20191826
    [3] 马桂存, 张其黎, 宋红州, 李琼, 朱希睿, 孟续军. 温稠密物质物态方程的理论研究.  , 2017, 66(3): 036401. doi: 10.7498/aps.66.036401
    [4] 赵凤岐, 张敏, 李志强, 姬延明. 纤锌矿In0.19Ga0.81N/GaN量子阱中光学声子和内建电场对束缚极化子结合能的影响.  , 2014, 63(17): 177101. doi: 10.7498/aps.63.177101
    [5] 王文娟, 王海龙, 龚谦, 宋志棠, 汪辉, 封松林. 外电场对InGaAsP/InP量子阱内激子结合能的影响.  , 2013, 62(23): 237104. doi: 10.7498/aps.62.237104
    [6] 周广刚, 卢贵武, 矫玉秋, 李英峰, 王坤, 于养信. KDP晶体固-液界面吸附行为的分子模拟研究.  , 2012, 61(1): 010204. doi: 10.7498/aps.61.010204
    [7] 孟振华, 李俊斌, 郭永权, 王义. 稀土元素的价电子结构和熔点、结合能的关联性.  , 2012, 61(10): 107101. doi: 10.7498/aps.61.107101
    [8] 彭小娟, 刘福生. 液相及固/液混合相区金属物态方程Grover模型存在的问题及修正.  , 2012, 61(18): 186201. doi: 10.7498/aps.61.186201
    [9] 胡静, 孙久勋, 陈熙萌, 蔡灵仓. 应用于碱卤化物固体的通用状态方程.  , 2010, 59(5): 3384-3393. doi: 10.7498/aps.59.3384
    [10] 顾云军, 郑君, 陈志云, 陈其峰, 蔡灵仓. H2+He流体混合物在部分离解区的物态方程.  , 2010, 59(7): 4508-4513. doi: 10.7498/aps.59.4508
    [11] 侯 永, 袁建民. 第一性原理对金的高压相变和零温物态方程的计算.  , 2007, 56(6): 3458-3463. doi: 10.7498/aps.56.3458
    [12] 张 颖, 陈其峰, 顾云军, 蔡灵仓, 卢铁城. 部分电离稠密氦等离子体物态方程的自洽变分计算.  , 2007, 56(3): 1318-1324. doi: 10.7498/aps.56.1318
    [13] 赵艳红, 刘海风, 张弓木. 基于统计物理的爆轰产物物态方程研究.  , 2007, 56(8): 4791-4797. doi: 10.7498/aps.56.4791
    [14] 田杨萌, 王彩霞, 姜 明, 程新路, 杨向东. 惰性物质等离子体物态方程研究.  , 2007, 56(10): 5698-5703. doi: 10.7498/aps.56.5698
    [15] 田春玲, 蔡灵仓, 顾云军, 经福谦, 陈志云. 用多次冲击压缩方法研究稠密氢氦等摩尔混合气体的物态方程.  , 2007, 56(7): 4180-4186. doi: 10.7498/aps.56.4180
    [16] 王彩霞, 田杨萌, 姜 明, 程新路, 杨向东, 孟川民. 一种计算氩等离子物态方程的简单模型.  , 2006, 55(11): 5784-5789. doi: 10.7498/aps.55.5784
    [17] 王红艳, 李喜波, 唐永建, 谌晓洪, 王朝阳, 朱正和. AunXm(n+m=4,X=Cu,Al,Y)混合小团簇的结构和稳定性研究.  , 2005, 54(8): 3565-3570. doi: 10.7498/aps.54.3565
    [18] 李晓杰. 热膨胀型固体物态方程.  , 2002, 51(5): 1098-1102. doi: 10.7498/aps.51.1098
    [19] 耿华运, 吴强, 谭华. 热力学物态方程参数的统计力学表示.  , 2001, 50(7): 1334-1339. doi: 10.7498/aps.50.1334
    [20] 华劲松, 经福谦, 谭 华. 一种获得剪切模量压强二阶偏导数G″P的方法.  , 2000, 49(12): 2443-2447. doi: 10.7498/aps.49.2443
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-10-28
  • 修回日期:  2014-03-17
  • 刊出日期:  2014-07-05

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