用于温稠密物质计算的第一性原理状态方程数据库
材料科学
2021-01-13 v1
摘要
我们通过结合对元素 H、He、B、C、N、O、Ne、Na、Mg、Al 和 Si 以及化合物 LiF、B4C、BN、CH4、CH2、C2H3、CH、C2H、MgO 和 MgSiO3 的路径积分蒙特卡洛与密度泛函分子动力学模拟结果，构建了一个极端条件下物质的第一性原理状态方程（FPEOS）数据库。对于所有这些材料，我们提供了基于约 5000 次不同第一性原理模拟的、密度-温度范围约 0.5 至 50 g/cc、约 10^4 至 10^9 K 的压力和内能。我们计算了 L 壳层和 K 壳层电离区域的等压线、绝热线和冲击 Hugoniot 曲线。借助线性混合近似，我们研究了高温高密度下混合物的性质。我们推导了水、氧化铝以及碳-氧、氦-氖和 CH-硅混合物的 Hugoniot 曲线。我们预测 H2O、H2O2、Al2O3、CO 和 CO2 的最大冲击压缩比分别为 4.61、4.64、4.64、4.89 和 4.83。最后，我们利用 FPEOS 数据库确定了所有可用二元混合物的最大冲击压缩点。我们识别出比其端元达到更高冲击压缩比的混合物。我们讨论了所有混合物在压力-温度和粒子-冲击波速度空间中的共同趋势。在补充材料中，我们提供了所有 FPEOS 表以及用于插值、Hugoniot 计算和各类热力学函数绘制的计算机代码。
引用
@article{arxiv.2012.07093,
title = {First-Principles Equation of State Database for Warm Dense Matter Computation},
author = {Burkhard Militzer and Felipe Gonzalez-Cataldo and Shuai Zhang and Kevin P. Driver and Francois Soubiran},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.07093},
year = {2021}
}
备注
13 figures, will appear in Phys. Rev. E