氦的化合物和粒子的固化

就宇宙而言,氦不是稀有气体,同样,也非惰性气体,因为氦可以与其它元素生成化合物. 衰变而发射 粒子, 俘获电子而变为氦气 ,导致钚体积年增加6.8% ,损害钚晶格.所谓”固化 粒子”, 即使 粒子与其它原子生成固态离子化合物, 最有希望的生成碳或铝的氦化合物.可以基本消除氦泡的影响.这是举世瞩目的.     

氦的化合物和α粒子的固化

就宇宙而言,氦不是稀有气体,同样,也非惰性气体,因为氦可以与其它元素生成化合物._(94)~(239)Pu衰变而发射口粒子,俘获电子而变为氦气,导致钚体积年增加6.8%,损害钚晶格.所谓"固化口粒子",即使α粒子与其它原子生成固态离子化合物,最有希望的生成碳或铝的氯化合物.可以基本消除氦泡的影响.这是举世瞩目的.     

结合能的新势函数对高压稠密惰性元素压缩特性的影响

基于量子理论和原子团簇理论,运用多体展开方法和第一性原理的从头算方法,提出了一种计算稠密惰性元素(氦、氖、氩和氪)原子结合能的新势函数,运用新公式研究了结合能对高压稠密惰性元素高压压缩特性的影响。此公式引入了一个物理参量β(其值为0.5),使得势函数的表达形式更加简单、准确。对比结果表明,结合能的新势函数能够准确地描述多体相互作用对结合能的贡献,且平均相对误差在5%以内。结合能的新势函数对压缩特性的影响在当前实验压强范围内(氦60 GPa、氖238 GPa、氩114 GPa、氪128 GPa)做出了令人满意的描述,且与实验值及理论计算结果基本完全吻合,平均相对误差在3%以内。最后,以固氩的压强数据为例,验证了势函数的准确性。该势函数不仅适用于更宽密度和更高压强范围,而且对所有惰性元素原子各种状态的结合能、高压压缩特性、定容比热容、熔化曲线和弹性模量的研究具有重要的指导意义。     

压力下超导RbBSi化合物的预测（英文）

对RbBSi化合物在0～100 GPa压力范围内进行了广泛的群体智能结构搜索。提出了RbBSi的3种不同相,并通过第一性原理计算了其稳定性、电子结构和潜在的超导电性。在所研究的压力范围内,所有预测相在热力学和动力学上都是稳定的。3个相的能带都穿过费米能级,表明结构具备金属性。此外,P4/nmm-RbBSi在常压下的超导转变温度为14.4 K。这项工作加深了人们对碱金属硼硅化合物在超导体领域的理解,有望拓宽碱金属硼硅化合物在超导体领域的应用。     

高压下Ir2P晶体结构预测与物理性质

在压强为0～100 GPa范围内,运用CALYPSO结构搜索技术,结合基于密度泛函理论中的第一性原理方法,对Ir_2P晶体进行结构预测,并对预测出的晶体结构和物理性质进行细致的研究。在常压下,预测得出α-Ir_2P相具有立方结构,其空间群为Fm3m,与实验所得结构一致;压强为86.4 GPa时,发生结构相变,由α-Ir_2P相转变为β-Ir_2P相,为四方结构,其空间群为I4/mmm。在相变过程中,晶体体积发生坍塌,并且出现不连续变化的一级相变。电子性质计算表明,86.4 GPa时,预测的β-Ir_2P相中导带和价带在费米面附近发生交叠,表明其结构具有金属性质;电子局域函数计算表明,β-Ir_2P相具有丰富的化学键,包括极性共价键、金属键和离子键;Bader电荷转移计算得出,由于Ir原子具有较强的电负性,β-Ir_2P相中每个P原子向每个Ir原子电荷转移0.19e。     

高压下富氢高温超导体的研究进展

近年来,高压强极端条件下的富氢化合物成为高温超导体研究的热点目标材料体系.该领域目前取得了两个标志性重要进展,先后发现了共价型H3S富氢超导体(Tc=200 K)和以LaH10(Tc=260 K,–13℃),YH6,YH9等为代表的一类氢笼合物结构的离子型富氢超导体,先后刷新了超导温度的新纪录.这些研究工作燃发了人们在高压下富氢化合物中发现室温超导体的希望.本文重点介绍高压下富氢高温超导体的相关研究进展,讨论富氢化合物产生高温超导电性的物理机理,展望未来在富氢化合物中发现室温超导体的可能性并提出多元富氢化合物候选体系.     

高压下三元金属间化合物SrAlSi的电学和晶格动力学特性

基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了三元金属间化合物SrAlSi在高压下的电子性质和晶格动力学性质.三元金属间化合物SrAlSi具有和MgB₂类似的六角蜂巢状结构,Sr原子取代了Mg原子的位置,Al、Si原子无序地占据B原子的位子.通过对SrAlSi三元金属间化合物能带和三维费米面的计算,发现在压力的作用下SrAlSi费米面附近的能带发生电子拓扑变化,压力可以导致电子拓扑结构相变(ETTs).通过晶格动力学研究发现,在压力的作用下,SrAlSi的光学支沿着A-L-H方向逐渐软化,声学支逐渐变硬,说明金属间化合物SrAlSi在压力作用下结构不是很稳定,随着压力的继续增大,会有新的结构出现.     

高压下金属间化合物CaAlSi的电子结构和晶格动力学性质

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了三元金属间化合物CaAlSi在高压下的电子性质和晶格振动性质。三元金属间化合物CaAlSi具有和MgB2类似的六角蜂巢状结构,Ca原子取代了Mg原子的位置,Al、Si原子无序地占据B原子的位子。通过对Ca三元金属间化合物能带和三维费米面的计算,发现在压力的作用下CaAlSi费米面附近的能带发生了电子拓扑变化,压强可以导致电子拓扑结构相变(ETTs)。通过晶格动力学的研究发现,在压力的作用下,CaAlSi的光学支沿着A-L-H方向逐渐软化,声学支逐渐变硬。说明此金属间化合物在压力的作用下,其结构不是很稳定,随着压力的继续增大,可能会有新的结构出现。     

新型带宽调制型Mott化合物的高压合成及其金属化相变

利用高温高压条件，制备了（SrCa）CrO3系列带宽可调型的钙钛矿Mort化合物。在10 GPa的外加压力下，观察到SrCrO3的绝缘体-金属化相变。原位高压x射线衍射实验表明，Sr／CaCrO3晶体结构在0-9 GPa压力范围内保持稳定。但SrCrO3在4 GPa时存在着电子结构变化所引起的等结构相变，表现为体弹性模量的反常软化。此外，由于电子关联效应，磁性和热输运性质的测试结果表明了材料的奇异电子态特征。     

新型带宽调制型Mott化合物的高压合成及其金属化相变

利用高温高压条件,制备了(SrCa)CrO3系列带宽可调型的钙钛矿Mott化合物。在10 GPa的外加压力下,观察到SrCrO3的绝缘体-金属化相变。原位高压X射线衍射实验表明,Sr/CaCrO3晶体结构在0-9 GPa压力范围内保持稳定。但SrCrO3在4 GPa时存在着电子结构变化所引起的等结构相变,表现为体弹性模量的反常软化。此外,由于电子关联效应,磁性和热输运性质的测试结果表明了材料的奇异电子态特征。     

高压下MgN8晶体结构理论模拟与物性研究

基于密度泛函理论第一性原理的方法,使用CALYPSO结构搜索技术结合VASP软件,在0~100 GPa压强范围内对MgN8的晶体结构进行预测,并对预测的结构进行系统研究。结果表明:在常压下,空间群为P4/mbm的α-MgN8晶体结构的焓值最低;当压强达到24.3 GPa和68.3 GPa时发生相变,分别相变成空间群为P4/mnc的β-MgN8相和空间群为Cmcm的γ-MgN8相,两次相变均为对应体积坍塌的一级相变。电子性质计算结果表明,α-MgN8相的导带与价带之间具有3.09 eV的带隙,表明该结构具有非金属性;β相和γ相具有明显的金属特征。Bader电荷转移计算表明,随着压力的增加,Mg原子向N原子转移的电荷逐渐增多。     

高压下TATB压缩性质的LDA和GGA比较研究

本文采用第一性原理密度泛函理论,结合平面波赝势方法,采用局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)两种方法计算了TATB晶体在高压(0~7 GPa)压缩下的结构和物理性质,并与实验数据进行了比较.详细讨论了TATB晶体的晶体结构和分子构型随压力的变化.     

超高压氦增压系统研制

主要介绍了超高压氦增压系统的工作原理、设计原则和加工方法,讨论了各功能部件的选择与高压密封设计,同时指出了在使用超高压氦增压系统时应当注意的问题。在系统建成后,通过手动、自动控制分步增压和保压实现了最高300 MPa的超高压氦气输出,相应的高压漏率达到(3.5～5.0)×10-7Pa.m3/s。对系统主要性能参数进行了考核,并将其与3种同类增压装置的相应参数进行了比较,结果表明该系统设计合理、性能优越并且安全可靠。该系统将主要应用于惯性约束微球靶充氘氚系统的各项性能测试。     

超高压氦增压系统研制

主要介绍了超高压氦增压系统的工作原理、设计原则和加工方法,讨论了各功能部件的选择与高压密封设计,同时指出了在使用超高压氦增压系统时应当注意的问题。在系统建成后,通过手动、自动控制分步增压和保压实现了最高300 MPa的超高压氦气输出,相应的高压漏率达到(3.5～5.0)×10-7 Pa·m3/s。对系统主要性能参数进行了考核,并将其与3种同类增压装置的相应参数进行了比较,结果表明该系统设计合理、性能优越并且安全可靠。该系统将主要应用于惯性约束微球靶充氘氚系统的各项性能测试。     

多体相互作用对高压固氦状态方程的影响

采用量子化学自洽场方法及原子团簇理论对固氦晶格原子势能进行多体展开，定量确定了最近邻原子间距R在0.26—0.175nm之间，短程的两体到五体相互作用对晶体结合能及压缩特性的贡献，并对不同间距下多体展开式的截断位置进行了讨论. 结果表明：当最近邻原子间距R在0.26—0.175 nm之间取值，在具有hcp相结构的晶格中，氦原子势能的多体展开式是一收敛的交错型级数，该级数中两体项、四体项为正值，而三体项、五体项为负值. 当R在0.26—0.23 nm之间取值时, 仅保留级数中两体和三体项就能很好地描述晶格原子势能；当R在0.23—0.20 nm之间取值，多体展式需要展开到四体相互作用项；当R在0.20—0.175 nm之间取值必须再加入五体项贡献. 考虑到五体相互作用后，理论计算已能圆满地解释目前固氦等温压缩数据，其最大压力达 60GPa. 关键词： 固氦 状态方程 多体相互作用     

超流氦系统负压换热器研究进展

近年来我国大型低温制冷系统研制取得了较大的进展,对超流氦低温系统的研制提出了需求,而超流氦系统的高效运行离不开负压换热器。文中介绍了超流氦低温系统中负压换热器的研究进展、传热机理中存在的问题及其未来发展的方向,为负压换热器的设计以及以后的探索提供参考。     

高压下FexN化合物的相分解

 本文研究了室温下压力对Fe_xN化合物相分解的影响。X射线衍射分析表明，高压促使氮原子从Fe_xN化合物的晶格中脱溶出来，引起相分解，形成母相与α-Fe。这种相分解现象随压力增大而加强。通过分析不同压力下母相Fe_xN与α-Fe的相对含量，研究了氮从Fe_xN中脱溶的动力学过程，并计算出激活体积。对于Fe₃N和Fe₄N化合物，其激活体积分别为2.24×10^-5 m³/mol和1.62×10^-5 m³/mol。本实验还指出，通过对Fe_xN化合物的高压处理以及适当条件下退火，可以获得Fe₁₆N₂化合物。     

氦原子及类氦离子基态能量的经验公式

通过对氦原子和类氦离子电离能数据的分析 ,找到了一个能够快速计算类氦体系基态能量的经验公式 ,验算了一些类氦离子 (Z=2— 1 5 )的基态能量 ,与实验测量值符合得很好。除了 Li 和 Be 的基态能量的相对偏差为 0 .4 46 %外 ,其他的都低于 0 .4 %。     

氦制冷系统透平膨胀机的测试

为满足中国散裂中子源(CSNS)工程预期发展及未来工程升级需要,建立了一套氦制冷系统。该制冷系统采用氦透平膨胀机,通过气体绝热膨胀来获得低温。文中介绍了透平膨胀机的设计参数、启动条件和运行情况,并对透平膨胀机运行性能进行了分析。实验表明,氦透平膨胀机的设计满足了CSNC装置对冷量的需求,透平效率高于设计值。