First-Principles Prediction of High-Pressure Phase of CaC6

The lattice dynamics of rhombohedral GaG6 is studied as a function orpressure to probe Its high pressure phase with low superconducting transition temperature using the density functional liner-response theory. The pressureinduced phase transition in CaC6 is attributable to the softening transverse acoustic （TA） phonon mode at the zone boundary X （0.5, 0.0, 0.5） point. The high pressure phase is then explored by performing fully structural optimization in the supercell which accommodates the atomic displacements corresponding to the eigenvectors of the unstable mode of TA（X）. The high-pressure phase is predicted to be a monoclinic unit cell with space group P21/m.     

高压下轻元素单质的结构相变

压力是物质独立于温度和化学组分的一个重要维度,能够有效改变物质内部原子间的相互作用,诱导形成具有新结构和新性质的高压新相,可以揭示许多常压下不曾有过的新现象和新规律,为制备出常压条件下无法得到的新材料提供了创新性源泉。元素单质在常压下大多具有简单的晶体结构,但在高压下却发生了非常复杂的结构相变,形成了多种新颖的高压相,产生了超导、超硬、金属-绝缘体相变等奇异现象,吸引了科学界的广泛关注。本文针对元素周期表中前12种轻元素单质的高压结构相变、高压相的新奇物理特性及相变产生的物理机制进行了探讨和论述,并对实验和理论高压结构相变的研究方法进行了展望。     

压力及杂质氢对金属锂弹性特性的影响

针对六角密堆金属锂16个原子超晶胞(supercell)、填隙一个氢原子的周期单元，采用基于密度泛函理论的平面波-赝势方法，研究了零温条件下压力及填隙氢掺杂对体系弹性性质的影响.结果表明氢掺杂导致体系的体模量增加.常压下掺杂体系的弹性常数C₁₁，C₃₃，C₆₆和C₁₂高于单质体系，剪切模量C₄₄有所下降，而C₁₃则与单质体系持平.压力作用下C₁₁，C₃₃和C₆₆一直大于单质体系，但C₁₂的值低于单质体系.在2GPa—4GPa压力区间内，弹性常数C₁₃呈反常变化，小于单质体系；在高压区掺杂体系的C₄₄和C₁₃则高于单质体系的相应量值，压力导致掺杂体系和单质体系之间剪切模的偏离加剧.掺杂体系在压力作用下依然保持压缩模的各向同性，具有和单质体系相似的特性. 关键词： 第一性原理 压力效应 弹性常数 金属锂     

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.     

氧族氢化物的压致金属化与奇异超导电性

富氢化合物在目前实验所能达到的压力范围内有望实现金属化,是潜在的具有高超导临界温度的材料。实验和理论研究均发现高压下S-H化合物的超导临界温度高达203 K,创造了高温超导的新纪录,掀起了新一轮富氢化合物超导电性研究的热潮。本文主要介绍近年来关于氧族氢化物的压致金属化和奇异超导电性研究,对比分析氧族富氢化合物高压行为的异同。氧族元素的最外层电子排布相同,但原子质量和电负性的差异巨大,导致形成的富氢化合物在化学配比、结构、化学成键以及超导电性来源上存在较大差别。S-H和Se-H化合物的超导电性主要源自与氢原子拉伸振动模式相关的强电子-声子耦合,而Te-H和Po-H化合物中对超导电性贡献最大的是氢原子的切向振动模式。     

基于智能全局优化算法的理论结构预测

凝聚态物质内部的原子堆垛方式,即微观原子结构,是深入理解其各种宏观物理和化学性质的基础。近年来,随着基于群智理论的全局优化算法和第一性原理计算方法的发展,只根据物质的化学组分和外界条件,通过理论计算来确定或预测物质的微观原子结构成为可能。文章将对目前国内外主要理论结构预测方法进行简要的概述,重点介绍基于群智算法的卡里普索(CALYPSO)结构预测方法的基本原理及其在凝聚态物质结构研究中的一些典型应用。     

锗烷(GeH4)的高压超导相

通过从头算演化理论的结构预测方法,文章作者提出了GeH4的一个高压金属相结构(单斜C2/c),这一结构包含奇特的"H2"单元.焓的计算结果表明,GeH4在压力低于196 GPa时分解为单质Ge和H2,而在高于这一压力时C2/c结构稳定存在.在220 GPa压力下,线性响应微扰理论的计算结果表明,C2/c结构的电子一声子相互作用参数为1.12,其超导转变温度达到64 K.     

Electronic structure and optical properties of LiXH3 and XLiH3 （X= Be,B or C）

The equilibrium lattice constant, the cohesive energy and the electronic properties of light metal hydrides LiXH3 and XLiH3 （X = Be, B or C） with perovskite lattice structures have been investigated by using the pseudopotential plane-wave method. Large energy gap of LiBeH3 indicates that it is insulating, but other investigated hydrides are metallic. The pressure-induced metallization of LiBeH3 is found at about 120 GPa, which is attributed to the increase of Be-p electrons with pressure. The electronegativity of the p electrons of X atom is responsible for the metallicity of the investigated LiXH3 hydrides, but the electronegativity of the s electrons of X atom plays an important role in the metallicity of the investigated XLiH3 hydrides. In order to deeply understand the investigated hydrides, their optical properties have also been investigated. The optical absorption of either LiBeH3 or BeLiH3 has a strong peak at about 5 eV, showing that their optical responses are qualitatively similar. It is also found that the optical responses of other investigated hydrides are stronger than those of LiBeH3 and BeLiH3 in lower energy ranges, especially in the case of CLiH3.     

金属Nb中H的量子行为研究

采用基于密度泛函原理的赝势平面波方法,计算了H在Nb晶体中的势场.通过求解H在该势场中的Schrdinger方程,得到了H的振动状态.计算结果表明,H的基态和第一激发态是局域的,第二激发态是非局域的,可以在T点之间迁移以及做4T/6T环运动. 关键词： 第一性原理 金属氢化物 量子振动     

Nb2H 的电子结构和相互作用

应用基于密度泛函理论的赝势-平面波方法研究了Nb₂H的电子结构和H原子占据点之间的关系.计算结果表明：由4个Nb近邻构成的四面体中心点(T点)为H的稳定俘获点，而由6个Nb近邻构成的八面体中心点(O点)则为相互作用势的极大值点，是不稳定点.相邻T点间存在低能量通道，具有鞍点(S点)结构.在T点及近邻低能通道上,H的1s能级展宽较弱，Nb的4d, 5s 带部分向下延展，与H带杂化后形成孤立带.当H由T向