用第一性原理计算机模拟研究温稠密物质中的非理想混合效应
材料科学
2020-10-27 v1
摘要
我们通过计算 BN、MgO 和 MgSiO_3 的冲击 Hugoniot 曲线，研究温稠密物质（WDM） regime 下的非理想混合效应。首先，我们从完全相互作用系统的状态方程（EOS）推导这些曲线，这些状态方程是通过在高温下使用路径积分蒙特卡洛计算、在较低温度下使用密度泛函分子动力学模拟相结合获得的。然后，我们在恒定压力和温度下的理想混合近似中，从各单独元素的状态方程表重新推导这些 Hugoniot 曲线。我们发现线性混合近似在温度高于约 2*10^5 K、冲击压缩比超过约 3.2 时效果非常好。每种化合物的 Hugoniot 曲线形状都得到了很好再现。因 L 和 K 壳层电子电离而出现的冲击压缩增强区域得到了良好表征，且 Hugoniot 曲线上的最大压缩比以高精度再现。在 L 壳层电离区起始附近观察到一些偏差，此处完全相互作用系统中的电离平衡无法被理想混合近似很好再现。该近似在较低温度下也失效，此时化学键起着越来越重要的作用。然而，结果表明 WDM regime 中二元和三元混合物的平衡性质可由各单独元素的状态方程表导出。这显著简化了 WDM 和等离子体相中二元和三元混合物的表征，否则将需要大量计算代价更高的第一性原理计算机模拟。
引用
@article{arxiv.2010.13240,
title = {Nonideal Mixing Effects in Warm Dense Matter Studied with First-Principles Computer Simulations},
author = {Burkhard Militzer and Felipe Gonzalez-Cataldo and Shuai Zhang and Heather D. Whitley and Damian C. Swift and Marius Millot},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.13240},
year = {2020}
}
备注
7 figures, 19 pages, 130 citations