高压下CaO3的结构和弹性的第一性原理模拟

通过高温高压实验和模拟研究深部地球条件下岩石和矿物的物理和化学行为，是了解地球成分、结构和动力过程的两种重要途径。由于进入地球内部的困难，我们对地球内部的了解大多来源于地震和地球物理观测。通过将观测到的地球地震特性与地球深处条件下特定矿物的特性进行比较，可以限制地球的物理和化学特性。

在此，通过第一性原理模拟得到新发现的地幔矿物CaO₃的结构、电学性质、弹性和各向异性，以了解它们与地幔过渡带成分和结构的关系。0-50 GPa下的晶体结构和声子频率表明CaO₃在10-50 GPa下可以稳定存在。在此，CaO₃的带隙在探索压力下为 2.32-2.77，表明其半导体特性。Mulliken布居分析表明，Ca-O键为离子键，O-O键为共价键，且O-O键的强度高于Ca-O键。CaO₃的密度、体积模量和剪切模量随着压力的增加而增加。CaO₃的纵波速度(Vp)和横波速度(Vs)随着压力的增加而增加。CaO₃的地震波速小于初步参考地球模型（PREM）和普通地幔过渡带矿物的地震波速，是一个非常特殊的低地震波速相。在15、25、35、50 GPa下，Vs的各向异性分别为36.47、26.41、23.79和18.96%，Vp的各向异性分别为18.37、13.91、12.75和10.64%。这些地震速度各向异性大于地幔过渡带的主要成分，因此CaO₃可能是地幔过渡带地震波速度各向异性的重要来源。我们的研究结果为理解地幔过渡带的物质组成和各向异性来源提供了新的证据。

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