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.     

闪锌矿ZnTe高温高压下的弹性及热力学性质

利用第一性原理平面波赝势密度泛函理论并结合准谐德拜模型计算了闪锌矿结构ZnTe在高温高压下的弹性及热力学性质.得到了绝对零度、零压强时的晶格常数为0.6095 nm,仅比实验值(0.6103 nm)小0.1%.计算的体弹模量及弹性常数也与实验值符合较好.根据计算的高压下的弹性常数,得到其相变点约为10 GPa,与已知的实验值一致.通过准谐德拜模型,得到了常温下(T=300 K)的德拜温度为249 K,并得到了不同温度、不同压强下的热容.热容随着压强增加而减小,在高温、高压下,热容接近于Dulong-Petit极限.     

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,...     

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     

Structural, magnetic, electronic, and elastic properties of face-centered cubic PuHx （x=2, 3） ： GGA （LSDA） ＋ U ＋ SO

We perform first-principles calculations to investigate the structural, magnetic, electronic, and mechanical properties of face-centered cubic (fcc) PuH 2 and fcc PuH 3 using the full potential linearized augmented plane wave method (FP-LAPW) with the generalized gradient approximation (GGA) and the local spin density approximation (LSDA) taking account of both relativistic and strong correlation effects. The optimized lattice constant a0 = 5.371  for fcc PuH2 and a0 = 5.343  for fcc PuH3 calculated in the GGA + sp (spin polarization) + U (Hubbard parameter) + SO (spin-orbit coupling) scheme are in good agreement with the experimental data. The ground state of fcc PuH3 is found to be slightly ferromagnetic. Our results indicate that fcc PuH2 is a metal while fcc PuH3 is a semiconductor with a band gap about 0.35 eV. We note that the SO and the strong correlation between localized Pu 5f electrons are responsible for the band gap of fcc PuH3 . The bonds for PuH2 have mainly covalent character while there are covalent bonds in addition to apparent ionicity bonds for PuH3 . We also predict the elastic constants of fcc PuH2 and fcc PuH3 , which were not observed in the previous experiments.     

Li-N-H储氢体系热力学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法, 系统地研究了Li-N-H储氢过程中各个化合物的晶胞参数、生成焓和化学反应焓. 结果发现优化后的晶格参数与先前的理论和实验研究符合得很好. 通过计算Li₃N, LiH, LiNH₂和Li₂NH在298 K的生成焓分别为-168.7, -81.0, -173.0和-190.8 kJ/mol, 进而计算得到整个储氢反应过程在T=298 K时反应焓为78.5 kJ/mol H₂, 这和他人计算得到T=300 K的结果75.67 kJ/mol H₂非常接近. 最后, 给出了储氢两步反应过程分别在T=298 K时的反应焓, 这些结果都与实验和他人理论计算得到的数据符合较好. 关键词： 第一性原理 热力学性质 Li-N-H 体系 反应焓     

溴化硼分子及离子的势能函数与垂直电离势

为了弄清BBr在金属蚀刻中的机理 ,需了解BBrn(n =0、+ 1、+ 2 )分子及离子体系势能函数和稳定性的信息 ,用原子分子反应静力学原理推导出了BBrn(n =0、+ 1、+ 2 )的基态电子状态及其离解极限 .基于cc pVDZ基组 ,用B3LYP方法计算了他们的平衡几何、电子状态 ,在此基础上分别计算了BBr、BBr+ 的Murrell Sorbie解析势能函数和BBr2 + 的解析势能函数及其对应的力常数、光谱参数 .BBrn(n =+ 1、+ 2 )离子的垂直电离势为 :I+ =9.583 675eV ,I+ + =2 9.3 4 2 3 4eV .计算表明 ,BBr+ 、BBr2 + 的势能曲线均具有对应于稳定平衡结构的极小点 ,说明BBr+ 、BBr2 + 可稳定存在     

金等离子体中Au48+-Au52+平衡分布的统计热力学研究

基于全相对论多组态Dirac Fock理论 ,采用“多功能相对论原子结构程序 (GRASP2 )” ,考虑量子电动力学 (QED)效应和Breit修正 ,涉及实验谱中Au等离子体M带的几类重要跃迁 ,计算了Au4 8 —Au52 离子的能级结构和能级简并度 .用统计热力学方法计算各离子的配分函数 ,由配分函数计算等离子体内这五种离子的电离与复合平衡常数 ,根据同时反应的平衡理论研究电离与复合达到平衡时等离子体内各离子的相对分布基于全相对论多组态Dirac Fock理论 ,采用“多功能相对论原子结构程序 (GRASP2 )” ,考虑量子电动力学 (QED)效应和Breit修正 ,涉及实验谱中Au等离子体M带的几类重要跃迁 ,计算了Au4 8 —Au52 离子的能级结构和能级简并度 .用统计热力学方法计算各离子的配分函数 ,由配分函数计算等离子体内这五种离子的电离与复合平衡常数 ,根据同时反应的平衡理论研究电离与复合达到平衡时等离子体内各离子的相对分布     

Li2分子X^1∑g^＋，A^1∑u^＋和B^1Пu态的势能函数

使用SAC／SAC-CI方法，利用D95、D95(d)、6-311g以及6-311g(d)等基组，对Li2分子的基态(X^1∑g^ )、第一激发态(A^1∑u^ )及第二激发态(B^1Пu)的平衡结构和谐振频率进行了优化计算。通过对四个基组的计算结果的比较，得出了D95(d)基组为四个基组中的最优基组的结论；使用D95(d)基组，利用SAC的GSUM(Group Sum of Operators)方法对基态(X^1∑g^ )、SAC-CI的GSUM方法对激发态(A^1∑u^ 和B^1Пu)进行单点能扫描计算，用正规方程组拟合Murrell-Sorbie函数，得到了相应电子态的完整势能函数；从得到的势能函数计算了与基态(X^1∑g^ )、第一激发态(A^1∑u^ )和第二激发态(B^1Пu)相对应的光谱常数(Be,ae，ωe和ωeχe)，结果与实验数据较为一致。其中，基态、第一激发态与实验数据吻合得非常好。     

密度泛函理论研究Pu+O2反应机理及键的特点

通过建立Pu与O2反应的理论模型,采用密度泛函理论(DFT)系统研究了钚原子与氧气分子的微观反应机理。优化了反应势能面上各驻点的几何结构,并用频率分析方法和内禀反应坐标(IRC)方法验证了过渡态,得到了该反应的反应势能曲线和微观反应路径。此外,用分子中的原子理论（AIM）和电子定域函数(ELF)理论方法探究了反应过程中各原子间化学键的演化特点。结果表明,这一反应体系有两条不同的反应路径,反应产物分别是PuO2和PuO+O; 能量分析表明,生成PuO2的反应更容易发生。