二氧化镅的电子、机械及热力学性质

通过执行密度泛函理论 (DFT) +$U$ 计算，我们系统研究了 AmO$_{2}$ 的电子、机械、拉伸及热力学性质。成功复现了实验观测到的反铁磁绝缘特性 [J. Chem. Phys. 63, 3174 (1975)]。研究发现，AmO$_{2}$ 中的化学键合特征与 PuO$_{2}$ 相似，但镅与氧原子之间的电荷转移较小且共价相互作用更强。价带顶和导带底分别由 2$p$-5$f$ 杂化和 5$f$ 电子态贡献。计算得出的弹性常数和各种模量表明，AmO$_{2}$ 抗剪切力的稳定性低于 PuO$_{2}$。采用第一性原理计算拉伸测试方法，沿三个低指数方向考察了 AmO$_{2}$ 的应力 - 应变关系。研究发现，与 PuO$_{2}$ 类似，[100] 和 [111] 方向分别是最强和最弱的拉伸方向，但 AmO$_{2}$ 的理论拉伸强度小于 PuO$_{2}$。计算了 AmO$_{2}$ 的声子色散曲线，随后确定了热容和晶格膨胀曲线。进一步评估了 AmO$_{2}$ 的晶格热导率并与现有实验进行了比较。我们的工作全面揭示了 AmO$_{2}$ 的各种物理性质，可为基于 AmO$_{2}$ 材料的技术应用提供参考。