非传统超导PuCoGa5晶体结构和电子性质的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论的全势能线性缀加平面波方法（FLAPW）,采用局域自旋密度近似（LSDA）及LSDA+U方法报道了Pu基超导体系PuCoGa₅的晶格参数,原子占位和电子性质.LSDA+U方法不仅考虑Pu-5f而且考虑了Co-3d的库伦排斥作用U和Hund交换相关作用J.结果表明LSDA+U在同时考虑Pu和Co的强关联作用时晶格参数和原子占位与相关理论和实验数据吻合较好,特别是PuCoGa₅中Pu-5f的强定域特征尤其是自旋向下的电子.此外,Pu-5f与Co-3d电子的轨道杂化明显强于Ga-4p电子.     

混合变异粒子群优化算法及其应用

为改善粒子群优化算法在解决复杂优化问题时收敛质量不高的不足,提出了一种改进的粒子群优化算法,即混合变异粒子群优化算法(HMPSO).HMPSO算法采用了带有随机因子的惯性权重取值更新策略,降低了标准粒子群优化算法中由于粒子飞行速度过大而错过最优解的概率,从而加速了算法的收敛速度.此外,通过混合变异进化环节的引入,缓解了粒子种群在进化过程中的多样性与收敛性这一矛盾,使得算法的全局探索与局部开发得到有效平衡.利用经典的基准测试函数和平面冗余机械臂逆运动学问题的求解来验证提出算法的有效性,试验结果表明:与其他算法相比,HMPSO算法具有更快的收敛速度、更高的收敛精度、更强的收敛稳定性以及更低的计算成本.     

非传统超导PuRhGa_5晶体结构和电子性质的第一性原理研究北大核心CSCD

本文基于第一性原理的局域自旋密度近似(LSDA:Local spin density approximation)及LSDA+U方法报道了Pu基超导体系PuRhGa_5的晶格参数,原子占位和电子性质.LSDA+U方法不仅考虑了Pu-5f电子而且考虑了Rh-4d电子的库伦排斥作用U和Hund交换相关作用J.计算结果表明,PuRhGa_5的铁磁性具有较低能量,且晶格参数和原子占位与相关理论和实验数据吻合较好.对比PuRhGa_5的顺磁性和铁磁性态密度,表明Pu-5f电子具有明显的自旋极化现象和强的自旋-轨道耦合效应.与此同时,Pu-5f电子在费米能级处陡降且具有强定域特点可能是导致PuRhGa_5具有较低临界转变温度Tc的重要原因.此外,费米能级两侧电子的定域特征及耦合关联效应可能是导致PuRhGa_5具有超导性的关键.     

重费米子超导PuMGa5(M=Co,Rh)结构、电子和热力学性质的第一性原理研究

基于第一性原理的PBEsol+U方法研究PuCoGa₅和PuRhGa₅的晶体结构、弹性、电子性质、声子谱以及热力学性质。PBEsol+U方法考虑Pu-5f的库伦排斥作用U和Hund交换相关作用J。计算结果表明,PuCoGa₅和PuRhGa₅在PBEsol+U方法下的基态性质（包括晶格参数和原子占位）与实验数据吻合较好,且力学判据和声子谱均表明在零温和零压条件下PuCoGa₅和PuRhGa₅的基态结构是稳定的;特别地,PuRhGa₅的5f电子在费米能级附近的定域性明显强于PuCoGa₅,这可能是PuCoGa₅的超导临界转变温度高于PuRhGa₅的重要原因。此外,还研究了PuCoGa₅与PuRhGa₅的赫姆霍兹自由能、熵、内能和等容摩尔热容随温度的变化。     

Pu或Am含量对铀基混合氧化物的结构和能量及力学性质的影响

U-Pu和U-Am混合氧化物中的Pu或Am含量对核反应堆燃料的高效循环利用至关重要.研究铀基混合氧化物中不同Pu或Am的含量对其结构、力学性质和能量的影响有助于理解和预测提高反应堆中燃料的行为以及与包层的化学或力学相互作用.本文通过DFT+U方法首先探索UO₂、PuO₂和AmO₂的结构和能量随U的变化关系,然后研究UO₂结构中不同Pu或Am含量对其结构和力学性质以及能量的影响.结果表明在UO₂结构中掺入不同Pu或Am的含量均使得体系晶格参数收缩,且与实验观测(U, Pu)O₂中Pu的含量结论是一致的.从能量角度观察,UO₂结构中掺入不同Pu或Am的含量使得体系形成能随掺入量的变化趋势明显不同.结果显示当UO₂结构中掺入Pu为25%时,U-Pu混合氧化物体系的形成能最低,而当UO₂结构中掺入Am为75%时,U-Am混合氧化物体系的形成能最低.此外,我们也探讨和分析了在UO₂