水镁石稳定性与弹性的第一性原理研究
材料科学
2023-11-30 v1 地球物理
摘要
水镁石（Mg(OH)）因其在地质过程中的多种应用与作用而备受关注。其结构、不同条件下的行为及独特性质已成为众多研究与持续争论的主题。作为俯冲带中稳定的含水相，其弹性各向异性可显著贡献于这些区域的地震学性质。我们进行了第一性原理计算以研究水镁石的稳定性、弹性和声速。我们测试了若干交换关联泛函，并首次在直至地幔过渡带的所有相关压力下用 rSCAN 获得了 P 相的稳定声子。我们表明 rSCAN 在水镁石中表现非常好，重现了实验状态方程及若干与氢位置相关的关键结构参数。P 的室温弹性结果重现了常压下的实验结果。这些结果，连同 P 在所有相关压力下的稳定声子色散，表明 P 不仅是高压下也是常压下的稳定候选相。rSCAN 在水镁石中的成功，暗示该泛函应适用于其他具挑战性的层状结构矿物，例如具重大地球物理意义的蛇纹石。
引用
@article{arxiv.2311.17268,
title = {Ab initio study on the stability and elasticity of brucite},
author = {Hongjin Wang and Chenxing Luo and Renata M. Wentzcovitch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.17268},
year = {2023}
}