基于深度势揭示冲击压缩金中相变的原子尺度机制
材料科学
2021-07-20 v3 原子与分子团簇
计算物理
摘要
详细理解材料对快速压缩的响应具有挑战且需求迫切。例如，动态压缩下的金元素表现出复杂相变，实验与理论研究间存在较大差异。本文中，我们结合大规模分子动力学模拟与深度势，从原子层面阐明金的动态压缩过程。该势通过精确复现金的密度泛函理论计算从常压条件到 15 500 K 和 500 GPa 的自由能面构建。在此框架内，我们将模拟规模扩展至 200 000 个原子，发现相较于先前计算，面心立方（FCC）向体心立方（BCC）相变的压强阈值显著降低。此外，相变压强强烈依赖于冲击方向，即（100）取向为 159 GPa，（110）取向为 219 GPa。最重要的是，精确的原子视角表明受冲击 BCC 结构包含中程与短程有序的独特特征，此处命名为无序。我们提出一模型并证明无序的存在显著降低受冲击结构的吉布斯自由能，从而导致相变压强降低。本研究为理解极端条件下的结构动力学提供了新路径。
引用
@article{arxiv.2006.13136,
title = {Atomistic Mechanism of Phase Transition in Shock Compressed Gold Revealed by Deep Potential},
author = {Bo Chen and Qiyu Zeng and Han Wang and Shen Zhang and Dongdong Kang and Denghui Lu and Jiayu Dai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.13136},
year = {2021}
}
备注
6 pages, 3 figures