利用带几何约束的对称性驱动结构搜索预测高压下氯与氟的晶体结构
材料科学
2020-08-12 v1
摘要
氟和氯的高压性质尚不甚明了，因为二者均为高反应性与挥发性元素，这使得金刚石压砧与X射线衍射实验难以开展。本文采用第一性原理方法搜索这两种元素在百万巴压力下的稳定晶体结构。我们展示了如何将对称性与几何约束相结合，以高效生成由双原子分子构成的晶体结构。我们的算法在保持通用性的同时，通过增加分子内键长与原子数的约束，扩展了对称性驱动结构搜索方法[Phys. Rev. B 98 (2018) 174107]。作为验证手段，我们在致密氢上测试了该方法并复现了已知的Cmca-12与Cmca-4分子结构。我们将算法应用于10–4000 GPa压力范围内氯与氟的研究，同时考虑每个晶胞至多40个原子的晶体结构。我们预测氯将遵循与元素碘相同的相变序列，即从Cmca到Immm再到Fmm，但所需压力显著更高。我们预测氟在70 GPa下从C2/c结构转变为Cmca结构，在2500 GPa下转变为具有P/mmc对称性的新型正交金属结构，并最终在3000 GPa下转变为具有Pmn对称性的立方类似结构。
引用
@article{arxiv.2008.04471,
title = {Prediction of Chlorine and Fluorine Crystal Structures at High Pressure Using Symmetry Driven Structure Search with Geometric Constraints},
author = {Mark A. Olson and Shefali Bhatia and Paul Larson and Burkhard Militzer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.04471},
year = {2020}
}
备注
9 pages, 7 figures