低温下元素硼的对称性破缺晶体结构
材料科学
2009-11-13 v1
摘要
硼的晶体结构在化学元素中是独特的，高度复杂且尚未完全明晰。实验人员报告称，β-菱方（黑色）相在从绝对零度到熔点的整个温度范围内都是稳定的。然而，早期的计算发现其能量高于α-菱方（红色）相的能量，这意味着β相在低温下不可能稳定。此外，β相表现出部分占位的格点，这似乎与低温下熵必须为零的热力学要求相冲突。利用电子密度泛函理论方法并对构型空间进行广泛搜索，我们发现了一种独特的、使能量最小化的占位与空位模式，该模式在低温下可以稳定存在，但破坏了β-菱方对称性。在更大的晶胞中会出现更低的能量。其他构型在能量上与之接近，使得部分占位的熵能够通过中等温度下的相变来稳定β-菱方结构。
引用
@article{arxiv.0712.0530,
title = {Symmetry-broken crystal structure of elemental boron at low temperature},
author = {M. Widom and M. Mihalkovic},
journal= {arXiv preprint arXiv:0712.0530},
year = {2009}
}
备注
12 pages, 5 figures