LiH晶体高压状态方程的理论与实验研究（摘要）

近数年来,在我的主持下,开展了LiH晶体材料高压状态方程的理论与实验研究。参加理论研究的有王新强、孟庆芳等,参加实验研究的有程菊鑫、经福谦、丁玉珍、刘复生、张清福等。新理论模型的提出与计算方法我们认为在高压下,离子晶体中两离子间相互作用,不仅存在重叠效应,而且存在压缩效     

晶场二级效应与交换作用对PrF3晶体磁性及磁光性质的影响

研究了晶场二级效应在PrF3晶体中的作用,发现该效应可使Pr3+离子的晶场单态与其他态混合,对PrF3晶体磁化率产生明显影响.进一步研究了晶体内的交换作用有效场,其形式为Hin(1.9-0.02556T)×10-5M,在100-300 K 的温度范围内,以此计算的PrF3晶体的倒数磁化率和Verdet常数的倒数与实验值符合较好.结果表明,在PrF3晶体中,晶场二级效应与离子间的交换作用都不能忽略.     

晶场二级效应与交换作用对PrF3晶体磁性及磁光性质的影响

研究了晶场二级效应在PrF₃晶体中的作用，发现该效应可使Pr³⁺离子的晶场单态与其他态混合，对PrF₃晶体磁化率产生明显影响.进一步研究了晶体内的交换作用有效场，其形式为H_in=(1.9-0.02556T)×10^-5M，在100—300 K的温度范围内，以此计算的PrF₃晶体的倒数磁化率和Verdet常数的倒数与实验值符合较好.结果表明，在PrF₃晶体中，晶场二级效应与离子间的交换作用都不能忽略. 关键词： 晶场二级效应 交换作用有效场 Verdet常数 3晶体')" href="#">PrF₃晶体     

稠密多组元等离子体的二体关联函数与状态方程

本文分析电子-电子、电子-离子与离子-离子关联效应,得出多组元体系、双麦克斯韦稠密等离子体的状态方程。 关键词：     

正电子碰撞Ag，In，Sn原子L壳层电离截面的理论计算

在David Botz分析模型的基础上,综合考虑正电子及电子碰撞电离的库仑效应和电子交换效应,引入离子效应和相对论效应修正因子,计算了Ag,In,Sn原子的L壳层电离截面.计算结果表明,引入了修正因子的计算结果明显优于平面波波恩近似和扭曲波波恩近似的计算结果,并和最近文献的实验值符合得较好.其计算结果可为激光等离子体模拟提供准确参数.     

掺Pb,Ga对Ce:YIG晶体磁光性能的影响

研究了掺Pb,Ga对Ce:YIG晶体的晶场、交换作用和磁光Faraday效应的影响.当Ga³⁺离子取代量为12%时，交换作用有效场减少51%，导致Ce³⁺离子最低两个能级的占有概率之差减少49%.Ga³⁺离子取代，同时影响分子场和晶场；而Pb²⁺离子的取代，只影响晶体场，对分子场的影响甚微.掺杂对稀土石榴石晶体的磁光性能有较大影响. 关键词： PbGaCe:YIG晶体 晶场 超交换作用 磁光效应     

正电子碰撞Ag，In，Sn原子L壳层电离截面的理论计算

在David Botz分析模型的基础上，综合考虑正电子及电子碰撞电离的库仑效应和电子交换效应，引入离子效应和相对论效应修正因子,计算了Ag，In，Sn原子的L壳层电离截面.计算结果表明，引入了修正因子的计算结果明显优于平面波波恩近似和扭曲波波恩近似的计算结果，并和最近文献的实验值符合得较好.其计算结果可为激光等离子体模拟提供准确参数.     

核物质中的三体核力效应和相对论效应

在BHF理论框架内,利用两体现实核力和微观三体核力研究了核物质状态方程,仔细计算和分析了核介质中不同的基本微观过程导致的三体核力对核物质状态方程的贡献,与相对论DBHF方法的计算进行了比较.结果表明,DBHF方法中包含的对核物质状态方程的主要相对论修正来自于核介质中伴随着自由核子–反核子对虚激发中间过程对核子相互作用中标量σ介子交换过程介质修正效应所导致的三体核力,而来自于其他的基本微观过程的三体核力对核物质状态方程的贡献并不能完全相互抵消,它们的总贡献甚至在饱和密度附近也是不能忽略的     

用离子重叠-压缩模型对碱金属氢化物晶体中的H-离子压缩规律的研究

 利用离子重叠-压缩模型以及晶体结合能的变分计算方法，计算了碱金属氢化物LiH、NaH和KH晶体中描述H^-离子状态的参数β及其相对离子半径随压力的变化规律。得到的结果表明，未加外压力时，晶体中的H^-离子相对其孤立状态就已明显被压缩，而且压缩变化规律几乎与具体的晶体结构无关。这两点结论物理上都是合理的，并间接被同时得到的物态方程及结构相变压力的理论值与实验结果符合得非常好这一事实所证实。     

中低速C3+与He,Ne,Ar原子相互作用过程中单电子转移绝对截面的测量

实验测量了1.7v0-4.2v0(v0为玻尔速度,v0=2.19×108 cm/s)的C3+与He,Ne,Ar原子碰撞过程中单电子转移绝对截面.将实验结果与多体经典轨道蒙特卡罗模拟计算结果做了比较,发现测量结果与多体经典轨道蒙特卡罗模拟计算结果在趋势上相符.当入射离子速度在1.7v0-2.0v0时,因多体经典轨道蒙特卡罗方法计算时不能考虑多电子关联态俘获和极化效应的影响,实验值大于计算值.当入射离子速度在2.2v0-4.2v0时,由于被俘获电子对入射离子的不完全屏蔽,加上电子间的动态关联及有效电荷的影响,实验结果先与多体经典轨道蒙特卡罗计算结果符合很好,而后逐渐大于计算值.此外,还根据转移电离与单电子俘获的截面比简单分析了转移电离机制.     

ScH~+和ScH_2~+分子离子的结构与势能函数(英文)

本文利用相对论有效原子实势(RECP)和密度泛函(B3PW91)的方法对ScH 和ScH2 分子离子的结构进行了优化,得到了它们的平衡几何构型和谐振频率.采用最小二乘法拟合出ScH 分子离子的Murrell-Sorbie势能函数,在此基础上,推导出光谱数据和力常数,并通过多体展式理论导出ScH2 分子离子的势能函数,其等值势能面图准确地再现了ScH<,2< 分子离子的结构特征和离解能,由此讨论了反映势能面的静态特征,并利用杂化轨道理论解释了ScH2 分子离子的结构.     

类Li和类Be等电子序列离子基组态能量的Z相关修正

在相对论多体微扰理论和屏蔽理论的基础上,本文提出了一种计算等电子序列离子基组态能量的新方法,通过引入一个与核电荷数Z相关的能量修正函数γ(Z)来考虑由于忽略能量的高阶项对原子体系基组态能量的影响。在对类Li(Z=3～50)和类Be(Z=4～50)等电子序列离子的基组态能量所进行的理论计算研究结果表明,Z相关能量修正对于原子体系基组态能量的准确计算是有效的。     

多体作用对氦原子团簇He9压缩特性的贡献

 采用Lowdin方法计算了处于压缩状态的氦原子团簇He₉体心立方向型的排斥势及其多体分量，并由此计算出团簇微观压强及其多体分压强。结果发现，多体作用对氦原子团簇He₉压缩特性贡献较大。在相同体积下，由两体近似方法计算的体系压强比多原子体系实际压强偏高10%~30%；考虑三体分压强修正后，近似理论的计算值又会偏低1.5%~10%；只有同时考虑三体、四体修正后，近似理论计算值与实际多原子体系的压强值基本一致。团簇He₉所表现出的压缩特性与固态氦的实验结果相符合。     

On the physical meaning of the ZORA Hamiltonian

By expanding the Foldy-Wouthuysen representation of the Dirac equation near the free-particle solution it is shown that the Hamiltonian of the zeroth-order regular approximation (ZORA) leads to an infinite summation of the leading relativistic corrections to the free-particle, non-relativistic energy. The analysis of the perturbation expansion of the ZORA Hamiltonian reveals that the ZORA Hamiltonian recovers all terms of the Breit-Pauli theory to second order. This result is general and applies not only to hydrogen-like atomic ions (as was demonstrated before) but also to a wide variety of physical problems. ZORA is analogous to the random phase approximation in many-body theory in the sense that both methods include an infinite-order summation of the asymptotically non-vanishing terms. This highlights the difference between ZORA and the Douglas-Kroll method, with the latter being analogous to finite-order many-body perturbation theory. On the basis of this analysis the performance of ZORA when calculating various molecular properties is discussed.     

基于第一性原理的固氦零点振动能的量子理论计算

基于第一性原理,运用原子团簇理论和Hartree-Fock Self-Consistent-Field从头算法计算了高压固氦hcp结构在平衡位置r=1.75-2.6Å附近的原子相互作用能,并使用1stOpt软件拟合出固氦的零点振动频率,得到零点振动能、Gruneisen系数及零点振动压强,最后与实验值做了比较.结果表明：固氦晶体在其各自平衡位置附近的运动可近似为简谐振动;固氦晶体的零点振动频率随着摩尔体积的增大而减小;零点振动能占多体相互总能的比例超过5%,已不可忽略,其比例随摩尔体积的增加而增大;零点振动能随原子间距和摩尔体积的增大而减小;Gruneisen系数随着摩尔体积的增大而增大,并始终处于1和2之间;零点振动引起的压强与实验值曲线趋势完全一致,但比实验值稍小,零点振动压强对总压强的贡献随着摩尔体积的增大由8%增大到50%左右,由此引起的零点振动压强值的贡献越来越大.     

基于第一性原理的固氦零点振动能的量子理论计算

基于第一性原理,运用原子团簇理论和Hartree-Fock Self-Consistent-Field从头算法计算了高压固氦hcp结构在平衡位置r=1.75-2.6附近的原子相互作用能,并使用1stOpt软件拟合出固氦的零点振动频率,得到零点振动能、Gruneisen系数及零点振动压强,最后与实验值做了比较.结果表明:固氦晶体在其各自平衡位置附近的运动可近似为简谐振动;固氦晶体的零点振动频率随着摩尔体积的增大而减小;零点振动能占多体相互总能的比例超过5%,已不可忽略,其比例随摩尔体积的增加而增大;零点振动能随原子间距和摩尔体积的增大而减小;Gruneisen系数随着摩尔体积的增大而增大,并始终处于1和2之间;零点振动引起的压强与实验值曲线趋势完全一致,但比实验值稍小,零点振动压强对总压强的贡献随着摩尔体积的增大由8%增大到50%左右,由此引起的零点振动压强值的贡献越来越大.     

CH4水合物生长速率影响因素的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟,研究了温度、压力和电解质溶液对CH4水合物生长速率的影响.通过分析势能、均方位移、氢键数量、径向分布函数和四体结构有序参数,表征了CH4水合物的生长动力学.模拟结果表明,降低温度和提高压力可以显著提高CH4水合物的生长速率.当压力恒为15MPa,温度高于290K时,势能升高,CH4水合物晶体发生分解;温度由290K降至260K时,势能降低,CH4水合物持续生长.当温度恒为275K,压力由3MPa增至50MPa时,CH4水合物生长速率提高12%.此外,电解质离子的存在抑制了水合物的生长,电解质溶液浓度由1.5wt%增加到3.5wt%时, CH4水合物生长速率降低25%.     

Internal energy of ordered multicomponent systems in a correlation approximation

An expression for the internal energy of a multicomponent ordered many-body system has been obtained by means of the correlation expansion technique. This expression has proved to be useful for strongly anharmonic crystals in wide temperature and pressure ranges. The relation between the fundamental characteristics of a solid that are used in the correlation expansion and in the phonon approximation has been found. This is, in particular, the relation between the Debye and Einstein temperatures and the average speed of sound.     

Highly efficient relativistic-ion generation in the laser-piston regime

An intense laser-plasma interaction regime of the generation of high density ultrashort relativistic ion beams is suggested. When the radiation pressure is dominant, the laser energy is transformed efficiently into the energy of fast ions.     

Periodically driven ergodic and many-body localized quantum systems

We study dynamics of isolated quantum many-body systems whose Hamiltonian is switched between two different operators periodically in time. The eigenvalue problem of the associated Floquet operator maps onto an effective hopping problem. Using the effective model, we establish conditions on the spectral properties of the two Hamiltonians for the system to localize in energy space. We find that ergodic systems always delocalize in energy space and heat up to infinite temperature, for both local and global driving. In contrast, many-body localized systems with quenched disorder remain localized at finite energy. We support our conclusions by numerical simulations of disordered spin chains. We argue that our results hold for general driving protocols, and discuss their experimental implications.