金红石→萤石TiO2相变的第一性原理计算

利用第一性原理平面波密度泛函理论并结合准谐德拜模型,对TiO₂从金红石结构到萤石结构的相变进行理论研究.依据焓相等原理,得到TiO₂从金红石结构到萤石结构的相变压强为45.32 GPa,并通过吉布斯能的计算发现相变压强随温度的增加而增加,运用拟合的方法估计实验条件下的相变压强(温度为1900-2100K时,P_t=47.604~47.756 GPa).运用等吉布斯能原理,得到零压下从金红石到萤石结构TiO₂的相变温度为2029 K.计算结果与实验及其他理论值相符,并通过准谐德拜模型成功获得相变前后的结构和热力学性质,如相对体积、热膨胀系数、热容和德拜温度等.     

高压下硫化钙的弹性和热力学性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法结合准谐德拜模型研究NaCl结构的CaS在高压下的弹性和热力学性质.计算得到的零温零压下的晶格常数、体弹模量与实验值符合得很好.弹性常数和弹性模量随着压强的增大而增大.压强对体弹模量和热膨胀系数的影响大于温度的影响.热容随压强的升高而降低,在高温下热容接近于Dulong-Petit极限.通过求解Gibbs自由能计算得到B1结构和B2结构CaS的相变压为36.61 GPa.     

温度和压强对金属化合物Co_2Zr和Co_2Ti的结构和热力学性质影响的研究

基于平面波赝势密度泛函理论(DFT)和广义梯度近似(GGA)的第一性原理计算了高温高压下金属化合物Co_2Zr和Co_2Ti的结构和热力学性质.Co_2Zr和Co_2Ti均为立方晶体,且结构类型为Cu2Mg结构.通过计算得出的晶格参数跟实验值符合较好.用准谐德拜模型计算了Co_2Zr和Co_2Ti的热力学性质.在0~100 GPa的压强和0~1500 K的温度作用下,两种物质的德拜温度Θ,热容CV,热膨胀系数α随压强和温度的变化而变化.随着压强的增大,德拜温度单调的增加;相同压强下,Co_2Ti的德拜温度始终大于Co_2Zr.热容CV和热膨胀系数α均随温度的增加而增加,增大压强时反而减小,说明减小温度和增大压强对CV以及α有相同的影响.     

基于光谱吸收率积分的气体浓度测量方法

气体的光谱吸收率是Lambert-Beer定律对气体进行定性定量分析的重要依据,光谱吸收率积分值是描述气体吸收特性的一个重要参量。根据所测气体的吸收光谱图,通过从HITRAN数据库中查询得到所需数据,选择其中一条吸收光谱,计算出光谱吸收率在频域上的积分值,然后把积分值代入Lambert-Beer定律便可以求出所测气体的浓度值。计算光谱吸收率的积分值,能够避开复杂的线型函数的计算,不需要通过标准气体进行校准,从而更加简捷、快速地求出气体浓度值。鉴于温度变化会引起相应的压强的变化,同时在压强不随温度变化以及压强随温度共同变化这两种情况下,对光谱吸收率积分值随温度的变化规律进行了研究。总结出在这两种情况下,光谱吸收率在频域上的积分值总是随着温度的增加而增加,当增加到一定温度时,光谱吸收率在频域上的积分值随着温度的增加而减小,最后趋于稳定,但是两种情况下光谱吸收率积分值变化趋势的范围有所不同。最后通过实验验证计算光谱吸收率在频域内的积分值时需要同时考虑温度的变化以及温度导致的相应的压强的变化,此时吸收率积分值相对误差约为1%;只考虑温度的变化而不考虑压强随温度的变化,吸收率积分值的相对误差值大于1%而且逐渐变大。研究温度对光谱吸收率积分值的影响,可以在使用光谱吸收率积分值计算气体浓度时,选择合适的温度范围即更稳定的吸收区,从而减少温度对测量结果带来的误差。     

基于FLUENT的液氮相变传热的数值模拟

为了给枪械中液氮相变容器结构的设计提供参考,文中采用FLUENT中mixture混合模型,通过UDF实现了密闭容器中液氮相变传热的数值模拟,分析了不同温度、传热面积和长径比对容器中压强和氮气体积分数的影响。根据数值模拟可知,随着温度和传热面积的增加,容器中压强和氮气体积分数都增大;随长径比的增大,容器中压强增大,而氮气体积分数减小。     

ZrH_2结构与热力学性质

基于密度泛函理论,采用全势线性缀加平面波加局域轨道方法和广义梯度近似研究了ZrH2的结构与弹性性质。结果表明:在基态条件下,ZrH2的晶格常数计算值与实验值及其它理论值相当吻合。在考虑声子作用的前提下,采用准谐德拜模型成功获得了不同条件下(0~50 GPa,0~1 300 K)ZrH2的热容、热膨胀系数和德拜温度等热力学性质。结果表明:定压热容预测值随温度升高而增大,并逐渐接近佩蒂特-杜隆极限;随压强增加,德拜温度呈增加趋势;随温度增加,德拜温度呈减小趋势;在压强一定的条件下,热膨胀系数随温度的升高而增大,且在高温高压条件下,热膨胀系数的增加趋势变缓。     

高压下TiC的弹性、电子结构及热力学性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法 并结合准谐徳拜模型研究了NaCl结构的TiC在高压下的弹性性质、电子结构和热力学性质. 计算所得零温零压下的晶格常数、体弹模量及弹性常数与实验值符合得很好. 零温下弹性常数和弹性模量随压强增大而增大. 通过态密度和电荷密度的分析, Ti-C键随压强增大而增强. 运用准谐德拜模型, 成功计算了TiC在高温高压下的体弹模量、熵、热膨胀系数、徳拜温度、 Grüneisen参数和比热容. 结果表明压强对体弹模量、热膨胀系数和徳拜温度的影响大于温度对其的影响. 热容随着压强升高而减小, 在高温高压下, 热容接近Dulong-Petit极限.     

高压下Ni_3Al热力学性质的第一性原理研究北大核心CSCD

运用第一性原理方法结合准谐Debye-Grüneisen模型研究了高压下Ni3Al的热力学性质,拟合了Ni3Al的状态方程,计算了不同压强下Ni3Al的弹性模量及吉布斯自由能等热力学性质随温度的变化关系.计算结果表明:采用七阶Birch-Murnaghan方程拟合的晶格常数与实验测量结果吻合较好;零压下弹性模量、吉布斯自由能、焓、熵、热容和体膨胀系数随温度的变化与实验值符合较好;在特定压强下,Ni3Al的弹性模量和吉布斯自由能随温度升高而减小,焓、熵随温度升高而增加;预测的德拜温度约为500K,与实验值符合较好.     

盐石结构MgO的状态方程的第一原理计算

利用平面波密度泛函理论研究了盐石结构MgO的状态方程,所得到的结果与实验值和其他作者的计算值符合很好.同时,还研究了热膨胀系数随温度和压强的变化关系.结果显示:在高压下,温度对盐石结构MgO热膨胀系数的影响很小.     

高压下Ni3Al热力学性质的第一性原理研究

运用第一性原理方法结合准谐Debye-Grüneisen模型研究了高压下Ni3Al的热力学性质,拟合了Ni3Al的状态方程,计算了不同压强下Ni3Al的弹性模量及吉布斯自由能等热力学性质随温度的变化关系. 计算结果表明：采用七阶Birch-Murnaghan方程拟合的晶格常数与实验测量结果吻合较好;零压下弹性模量、吉布斯自由能、焓、熵、热容和体膨胀系数随温度的变化与实验值符合较好;在特定压强下,Ni3Al的弹性模量和吉布斯自由能随温度升高而减小,焓、熵随温度升高而增加;预测的德拜温度约为500K,与实验值符合较好.     

Phase transition and thermodynamic properties of SrS via first-principles calculations

The phase transition of SrS from NaCl structure （B1） to CsCl structure （B2） is investigated by means of ab initio plane-wave pseudopotential density functional theory, and the thermodynamic properties of the B1 and the B2 structures are obtained through the quasi-harmonic Debye model. It is found that the transition phase from the B1 to the B2 structures occurs at 17.9 GPa, which is in good agreement with experimental data and other calculated results. Moreover, the thermodynamic properties （including specific heat capacity, the Debye temperature, thermal expansion and Griineisen parameter） have also been obtained successfully.     

First-Principle Calculations for Transition Phase and Elastic Properties of SrS

The transition phase and elastic properties of SrS from NaCl structure （B1） to CsCl structure （B2） are investigated by ab initio plane-wave pseudopotential density functional theory method and by the quasi-harmonic Debye model. The transition pressure varies non-linearly with temperature, and the pressure of the mechanical instability increases linearly with increasing temperature. It is shown that the B1 structure SrS is a most elastically anisotropic minerat any pressure. The Debye temperature, the heat capacity, thermal expansion and Gruneisen parameter over a wide range of pressures and temperatures are also obtained.     

BeO高压相变和声子谱的第一性原理计算

采用第一性原理方法计算了BeO在零温时的高压相变和三种结构在零温零压时的声子谱.相变的计算表明,在122GPa左右的压力下BeO会发生从纤锌矿(B4)结构到氯化钠(B1)结构的相变,而闪锌矿(B3)结构在零温零压下是一种可能的亚稳态结构.采用冷声子方法计算了这三种结构的BeO在零温零压下的声子谱.计算结果表明:B1结构在零温零压下是一种不稳定的结构;尽管B4结构和B3结构具有明显的相似性,仍然可以通过声子谱来很好的区分.最后根据准简谐近似理论计算得到了BeO的高温高压相图.     

高压下TiN的结构转变、弹性和热力学性质的第一性原理计算

 利用基于密度泛函的第一性原理,计算了高压下TiN的结构转变、弹性和热力学性质。计算结果表明：在压力作用下,TiN经历了从NaCl型结构到CsCl型结构的转变,转变压力为348 GPa;TiN的弹性系数随着压力的增加呈线性增加规律。此外,还给出了德拜温度和热容量这两个重要热力学量与温度和（或）压力的依赖关系。     

高压下CaPo弹性性质和热力学性质的第一性原理研究

利用密度泛函理论的平面波赝势方法预测研究了CaPo从岩盐结构(B1结构)到氯化铯结构(B2结构)的相变以及B1结构CaPo高压下的弹性性质以及热力学性质等.通过等焓原理发现B1→B2的相变压力为22.8GPa. 同时计算了B1结构CaPo高压下的弹性常数以及剪切模量、杨氏模量等相关弹性参数,结果发现当压力超过20GPa时,B1结构CaPo开始不稳定了,这和等焓原理所得结果相符合. 最后通过Debye模型成功获取了B1结构C 关键词： 相变 弹性性质 热力学性质 CaPo     

A first-principle study of the structural, elastic, lattice dynamical and thermodynamic properties of PrX (X=P, As)

The structural, phase transition, elastic, lattice dynamic and thermodynamic properties of rare-earth compounds PrP and PrAs with NaCl (B1), CsCl (B2), ZB (B3), WC (B_h) and CuAu (L1₀) structures are investigated using the first principles calculations within the generalized gradient approximation (GGA). For the total-energy calculation, we have used the projected augmented plane-wave (PAW) implementation of the Vienna Ab-initio Simulation Package (VASP). Specifically, some basic physical parameters, e.g. lattice constants, bulk modulus, elastic constants, shear modulus, Young's modulus and Poison's ratio, are predicted. The obtained equilibrium structure parameters are in excellent agreement with the experimental and theoretical data. The temperature and pressure variations of the volume, bulk modulus, thermal expansion coefficient, heat capacity and Debye temperature are calculated in wide pressure and temperature ranges. The phonon dispersion curves and corresponding one-phonon density of states (DOS) for both compounds are also computed in the NaCl (B1) structure.     

Theoretical investigation of phase transition properties in strontium chalcogenides using potential model

The Born–Mayer potential has been employed to predict the phase transition pressure in four strontium monochalcogenides, namely, SrO, SrS, SrSe, and SrTe, which crystallize in the NaCl (B1) phase and with the application of pressure, transforms to the CsCl (B2) phase. The compression, bulk modulus and the first-order pressure derivative of bulk modulus have also been calculated and compared with the available experimental and other theoretical results. The calculated values of transition pressure and other elastic properties predict that the hardness and strength parameters depend on the crystal structure and have the different values for different structures.     

NO2分子在440～495 nm范围内的激光诱导荧光激发谱

以 NdYAG脉冲激光器泵浦的光学参量发生器/放大器作激发光源, 获得了室温、低气压条件下, NO2分子在440～495 nm波长范围内的激光诱导荧光激发谱, 将所得谱线峰归属为NO2由基电子态X2A1态向第二电子激发态B2B1态的跃迁, 利用实验所得峰值波长计算了NO2分子B2B1态的角振动频率ωe. 通过对NO2分子B2B1→X2A1跃迁的荧光时间分辨光谱进行实验研究, 得到15 Pa气压下B2B1(0, 9, 0)振动态的能级寿命τ=49 μs. 测量了荧光寿命随气压的变化关系, 利用曲线拟合得到NO2 B2B1(0, 9, 0)振动态的自发辐射寿命τ0≈55 μs和无辐射跃迁弛豫速率常数. kq=1.2×10-9 cm3 molecule-1s-1.     

Elastic and thermodynamic properties in CdO at high pressures from first-principles calculations

In this study, we report first-principles calculations of the elastic and thermodynamic properties for CdO in both the B1 (rocksalt) phase and B2 (cesium chloride) phase. The calculations are performed within the framework of density functional theory, using the pseudopotential plane-wave method. From the theoretical results, we find that the high pressure structural phase transition of CdO from B1 structure to B2 structure is 90.31 GPa. The calculated values are, generally speaking, in good agreement with experiments and with similar theoretical calculations. According to the quasi-harmonic Debye model, we investigate the sound velocity and Debye temperature of CdO under pressures in the range of 0<P<150 GPa.     

Phase transitions of YbX (X = P,As and Sb) with a NaCl-type structure at high pressures

The powder X-ray diffraction of YbX (X?=?P, As and Sb) with a NaCl-type structure has been studied with synchrotron radiation up to 63?GPa at room temperature. YbSb undergoes the first-order structural phase transition from the NaCl-type (B1) to the CsCl-type (B2) structure at around 13?GPa. The structural change to the B2 structure occurs with the volume collapse of about 1% at 13?GPa. The transition pressure of YbSb is surprisingly lower than that of any other heavier LnSb (Ln?=?Dy, Ho, Er, Tm and Lu). The pressure-induced phase transitions in YbP and YbAs are observed at around 51?GPa and 52?GPa respectively. The transition pressure of both compounds is much higher than that of YbSb. The high-pressure structural behaviour of YbX (X?=?P, As and Sb) is discussed. The volume versus pressure curve for YbX with the NaCl-type structure is fitted by a Birch equation of state. The bulk moduli of these compounds with the NaCl-type structure are 104?GPa for YbP, 85?GPa for YbAs and 52?GPa for YbSb.