点缺陷伪相变诱导的非化学计量二氧化铀中的反常现象

在原本完美的晶体结构中均匀分布的点缺陷通常描述了非化学计量材料该状态下的独特伪相。以非化学计量二氧化铀为原型，我们表明类似于常规相变，当外部条件（如压力、温度或化学成分）发生变化时，这些伪相也会通过改变主导缺陷种类而从一种状态转变为另一种状态。这种奇特的相变在 UO2 的冲击雨贡尼奥曲线和等温压缩曲线中通过第一性原理计算被数值观测到。在低温下，它导致热力学性质和电子结构中的反常现象（或准不连续性）。特别是，这种反常在冲击温度和定压比热中尤为显著。然而，随着温度升高，它逐渐转变为平滑的交叉过渡，变得不那么明显。此类相变的潜在物理机制和特征编码在吉布斯自由能中，并通过分析与压力和温度函数下缺陷种群变化的相关性得到了清晰阐明。文中还讨论了实验观测这种相变的可能机遇与挑战。