【摘要】 γ-和α-Ce相图：第一性原理计算

作为第一个具有f电子的稀土元素，铈具有独特的性质，并不断产生理论和实验工作。在其引人入胜的物理和化学性质中，最引人入胜的是一级等结构相变。这包括一个磁性的、高温的低密度γ相和一个非磁性的、低温的高密度α相。在室温和0.7 GPa的压力下，γ-Ce坍缩为α-Ce，体积减小约15% 17%，晶体结构不变为面心立方(fcc)。虽然人们普遍认为同结构跃迁与4f电子的行为密切相关，但跃迁的性质仍不清楚。这种跃迁最初被解释为f电子在压力下跃迁到spd轨道，但被实验驳倒。目前有两个主要的理论图像仍在争论中:Mott过渡和近藤体积崩溃(KVC)根据Mott模型，这种跃迁是由于电子在f轨道之间的跃迁，在γ相和α相之间的跃迁过程中，f轨道的跃迁发生了剧烈的变化。在KVC模型中，跃迁是由跃迁边界相干温度的快速变化引起的，该变化通过近藤效应对导电spd电子的结构产生了显著的影响。这两种模型在许多实验方面都符合，包括光电发射和光谱学，以及x射线和中子衍射。然而，最近的一项理论研究认为，KVC模型和Mott模型都不足以描述等结构跃迁。关于γ和α相变的压力-温度(PT)相图非常有趣，因为它是所有单质金属中唯一的固-固相变，它的相边界终止于临界点(CP)，类似于众所周知的液相临界点。此外，对CP的基本解释和理解尚不清楚，而且似乎很难从理论上重现实验中观察到的转变温度与压力之间的线性关系为了更好地认识这些问题，尝试用第一性原理计算的方法，建立精确的γ-和α-Ce的状态方程。

 

与以往的研究相比，本文强调了离子振动和γ-Ce磁性变化的强非谐效应。在热力学、相图和相变方面，新的状态方程与实验数据基本一致。然而，新的状态方程预测在压力-温度空间中可能存在除已知边界外的另一部分相边界。此外，众所周知的临界点似乎是γ-Ce从稳定状态转变为不稳定状态的临界点。

 

科学指南针通过互联网技术建立更可靠的服务标准，全国26个办事处，12个城市拥有自营实验室，最好的设备、最专业的老师为您服务。