高温高压下稠密氢的离解与电离

应用自恰变分自由能模型描述了在化学平衡下,H2,H,H ,e构成地混合物在天体物理和高压实验中遇到情形下的各种相互作用及压力与温度效应引起地离解和电离现象.目前的模型预测了在压力电离区存在一热力学不稳定状态,当温度Tc=15.5 kK,压力Pc=58.3 GPa和密度ρc=0.3226 g/cm3时发生等离子体相变,此理论预测结果与各种模型计算结果进行了比较分析.     

高温高密度氢（氘）的物态方程——离解效应研究

 高温高压下流体氢将发生离解化学反应，形成具有相互作用的氢分子和氢原子混合体系，此时粒子间的相互作用复杂。利用单组分流体近似的范德瓦尔斯混合模型，将混合物粒子间的相互作用等效为单组分粒子间相互作用，从而简化了对体系的统计热力学处理；并由自由能函数极小化确定化学平衡时各组分含量、体系的内能、压强。研究了温度在10 000 K以下、密度在0.6 g/cm³以下（相应摩尔体积大于3.3 cm³/mol）区间的热致离解和压致离解现象对流体氢（氘）状态方程的影响。所得结果与双组分流体变分理论计算以及第一原理的分子动力学模拟、蒙特卡罗模拟结果以及二级轻气炮实验数据进行了比较，它们之间的一致性表明：用单组分流体近似的范德瓦尔斯混合模型处理氢（氘）分子的离解区域的物态方程是成功的。     

第一性原理计算高压下金红石TiO2的结构不稳定性及热学性质

采用第一性原理计算研究了金红石TiO₂结构在高压下的不稳定性及热力学性质. 计算的高压下结构参数和零压的声子色散曲线与实验数据十分吻合. 进一步模拟了在不同压力下的声子曲线,在压力下,声子曲线不断软化,?点附近的振动频率不断减小直至虚频,意味着结构的不稳定,根据计算的不同压力下的弹性常数获得了其力学不稳定性,结果表明金红石结构TiO₂在压力高于17.7 GPa时变得不稳定. 根据准谐近似,获得了金红石TiO₂结构的热力学性质,计算结果与现有     

Temperature dependence of bismuth structures under high pressure

It is unclear whether there is a liquid-liquid phase transition or not in the bismuth melt at high temperature and high pressure. If so, it will be necessary to confirm the boundary of the liquid-liquid phase transition and clarify whether it is a first-order phase transition. Here, based on x-ray absorption spectra and simulations, the temperature dependence of bismuth structures is investigated under different pressures. According to the similarity of characteristic peaks of x-ray absorption near edge structure (XANES) spectra, we estimate the possible temperature ranges of liquid-liquid phase transition to be 779-799 K at 2.74 GPa and 859-879 K at 2.78 GPa, 809-819 K at 3.38 GPa and 829-839 K at 3.39 GPa and 729-739 K at 4.78 GPa. Using ab initio molecular dynamics (AIMD) simulations, we obtain the stable structures of the bismuth melt at different temperatures and pressures, and calculated their electronic structures. Meanwhile, two stable phases (phase III-like and phase IV-like) of bismuth melts are obtained from different initial phases of bismuth solids (phase III and phase IV) under the same condition (3.20 GPa and 800 K). Assuming that the bismuth melt undergoes a phase transition from IV-like to III-like between 809 K and 819 K at 3.38 GPa, the calculated electronic structures are consistent with the XANES spectra, which provides a possible explanation for the first-order liquid-liquid phase transition.     

稠密氦气物态方程研究

用二级氢气炮作为冲击压缩加载工具和多通道瞬态辐射高温计作为主要测量系统,测量了冲击压缩氦气等离子体的光辐亮度历史（初始温度293K,初始压力为1.2MPa）。根据实测记录信号波形的有关特征量,计算得到了氦等离子体的Hugoniot物态方程（含冲击温度）。结果发现：实测Hugoniot物态方程可用Saha方程加Debye-Huckel修正物理模型解释。