地球下地幔中中间自旋态亚铁离子的第一性原理研究

Han Hsu; Renata M. Wentzcovitch

doi:10.1103/PhysRevB.90.195205

地球下地幔中中间自旋态亚铁离子的第一性原理研究

强关联电子 2015-06-23 v1 材料科学地球物理

作者: Han Hsu , Renata M. Wentzcovitch

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摘要

铁的自旋交叉在固体地球物理学中至关重要。它影响了构成地球下地幔约 95 vol\% 的所有矿物物理性质：铁方镁石 [(Mg,Fe)O] 和含铁硅酸镁 (MgSiO $_3$ ) 钙钛矿。尽管过去十年取得了巨大进展，但亚铁离子 (Fe $^{2+}$ )（总电子自旋 $S=1$ ）中间自旋 (IS) 态的存在及其在这些下地幔矿物压力诱导自旋交叉中的可能作用仍存在争议。利用密度泛函理论 + 自洽 Hubbard $U$ (DFT $+U_{sc}$ ) 计算，我们研究了 (Mg,Fe)O 和 (Mg,Fe)SiO $_3$ 钙钛矿中 Fe $^{2+}$ 所有可能的 IS 态类型。在这些矿物可能的 IS 态中，最可能的 IS 态具有显著减少电子重叠和铁核四极分裂 (QS) 的电子构型。然而，这些最可能的 IS 态在能量上仍然不利，且其 QS 值与 M"{o}ssbauer 谱不一致。因此，我们得出结论，地球下地幔中极不可能存在 IS Fe $^{2+}$ 。

关键词

自旋交叉亚铁离子下地幔中间自旋态 DFT+U 铁方镁石钙钛矿

引用

@article{arxiv.1410.7200,
  title  = {First-principles study of intermediate-spin ferrous iron in the Earth's lower mantle},
  author = {Han Hsu and Renata M. Wentzcovitch},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1410.7200},
  year   = {2015}
}

地球下地幔中中间自旋态亚铁离子的第一性原理研究

摘要

关键词

引用

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