基于第一性原理模拟的金刚石斜波压缩模型

斜波压缩实验表征的物质高压态温度远低于冲击压缩中存在的温度。然而，由于斜波压缩期间温度通常不直接测量，故在这些无冲击条件下发生多少加热尚不确定。在此，我们对碳进行了一系列第一性原理模拟，以匹配 Smith 等人 [Smith et al., Nature 511, 330 (2014)] 的密度-应力测量。我们考虑了金刚石与 BC8 相中经各向同性以及单轴压缩的固态碳，含缺陷与不含缺陷，以及液态碳。我们的理想化模型将斜波压缩期间的加热归因于：初始单轴压缩晶胞等容转变为各向同性（静水压等效）压缩态，其内能更低，从而为守恒能量而具有更高温度。单次斜波实验中可发生多次此类加热事件，导致比等熵压缩更高的温度。与实验对比表明，仅靠加热无法解释金刚石的状态方程测量，反而意味着在高压缩下仍存在显著的单轴应力分量。我们斜波压缩模型的温度预测尚待未来实验室测量验证。