Уравнения состояния твердых фаз СО2 при мегабарных давлениях

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

С помощью эволюционных методов предсказания кристаллических структур подтверждена стабильность фаз СО2 при давлениях до 1600 ГПа. Стабильными фазами СО2 являются фазы I¯42d (до 279 ГПа), P42/nmc (279–952 ГПа), Pbcn (952–1018 ГПа) и Pa¯3 (выше 1018 ГПа). С помощью первопринципных методов и высокотемпературных расчетов в квазигармоническом приближении в работе впервые были рассчитаны уравнения состояния стабильных фаз СО2 до давлений около 1600 ГПа. Показано, что высокобарические фазы P42/nmc, Pbcn и Pa¯3 имеют довольно высокие модули сжатия (290–415 ГПа). Фазы с шестерной координацией атомов углерода Pbcn и Pa¯3 имеют более высокие значения коэффициента теплового расширения по сравнению с фазой P42/nmc.

Об авторах

К. Д Литасов

Институт физики высоких давлений им. Л.Ф.Верещагина РАН

Email: litasov@hppi.troitsk.ru
Москва, Россия

В. В Бражкин

Институт физики высоких давлений им. Л.Ф.Верещагина РАН

Москва, Россия

Н. Е Сагатов

Институт физики высоких давлений им. Л.Ф.Верещагина РАН; Новосибирский государственный университет

Москва, Россия; Новосибирск, Россия

Т. М Инербаев

Институт физики высоких давлений им. Л.Ф.Верещагина РАН; Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева

Москва, Россия; Астана, Казахстан

Список литературы

  1. A.S. Naumova, S.V. Lepeshkin, P. V. Bushlanov, and A.R. Oganov, J. Phys. Chem. A 125, 3936 (2021).
  2. L.J. Conway, C.J. Pickard, and A. Hermann, Proc. Natl. Acad. Sci. 118, e2026360118 (2021).
  3. K. D. Litasov, A. F. Goncharov, and R. J. Hemley, Earth Planet. Sci. Lett. 309, 318 (2011).
  4. K. F. Dziubek, M. Ende, D. Scelta, R. Bini, M. Mezouar, G. Garbarino, and R. Miletich, Nat. Commun. 9, 3148 (2018).
  5. C. Lu, M. Miao, and Y. Ma, J. Amer. Chem. Soc. 135, 14167 (2013).
  6. A. M. Teweldeberhan, B. Boates, and S. A. Bonev, Earth Planet. Sci. Lett. 373, 228 (2013).
  7. C.J. Wu, D.A. Young, P.A. Sterne, and P.C. Myint, J. Chem. Phys. 151, 224505 (2019).
  8. В. Н. Зубарев, Г. С. Телегин, Доклады АН СССР 142(2), 309 (1962).
  9. W. J. Nellis, A. C. Mitchell, F. H. Ree, M. Ross, N. C. Holmes, R. J. Trainor, and D. J. Erskine, J. Chem. Phys. 95, 5268 (1991).
  10. G.L. Schott, Intl. J. High Pressure Res. 6, 187 (1991).
  11. L. E. Crandall, J. R. Rygg, D. K. Spaulding, T. R. Boehly, S. Brygoo, and P. M. Celliers, Phys. Rev. Lett. 125, 165701 (2020).
  12. L.E. Crandall, J. R. Rygg, D.K. Spaulding, M.F. Huff, M. C. Marshall, and D. N. Polsin, Phys. Plasmas 28, 022708 (2021).
  13. B. Boates, A. M. Teweldeberhan, and S. A. Bonev, Proc. Natl. Acad. Sci. 109, 14808 (2012).
  14. G. Kresse and J. Furthmuller, Comp. Mater. Sci. 6, 15 (1996).
  15. G. Kresse and J. Furthmuller, Phys. Rev. B 54, 11169 (1996).
  16. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
  17. H. K. Monkhorst and J. D. Pack, Phys. Rev. B 13, 5188 (1976).
  18. S. Grimme, J. Antony, S. Ehrlich, and H. Krieg, J. Chem. Phys. 132, 15 (2010).
  19. Y. Yao and Y. Kanai, J. Chem. Phys. 146, 22 (2017).
  20. C. J. Pickard and R. J. Needs, Phys. Rev. Lett. 97, 045504 (2006).
  21. C. J. Pickard and R. J. Needs, J. Phys. Condens. Matter 23, 053201 (2011).
  22. A. R. Oganov and C. W. Glass, J. Chem. Phys. 124, 244704 (2006).
  23. A. R. Oganov, A. O. Lyakhov, and M. Valle, Acc. Chem. Res. 44, 227 (2011).
  24. A. O. Lyakhov, A. R. Oganov, H. T. Stokes, and Q. Zhu, Comp. Phys. Comm. 184, 1172 (2013).
  25. A. Togo and I. Tanaka, Scr. Mater. 108, 1 (2015).
  26. L. N. Kantorovich, Phys. Rev. B 51, 3520 (1995).
  27. L. N. Kantorovich, Phys. Rev. B 51, 3535 (1995).
  28. L. C. Gong, B. Y. Ning, C. Ming, T. C. Weng, and X. J. Ning, J. Phys. Condens. Matter 33, 085901 (2020).
  29. M. Matsui, G. D. Price, and A. Patel, Geophys. Res. Lett. 21, 1659 (1994).
  30. A. Metsue and T. Tsuchiya, Geophys. J. Int. 190, 310 (2012).
  31. K. D. Litasov, P. I. Dorogokupets, E. Ohtani, Y. Fei, A. Shatskiy, I. S. Sharygin, P. N. Gavryushkin, S.V. Rashchenko, Y. V. Seryotkin, Y. Higo, K. Funakoshi, A. D. Chanyshev,and S. S. Lobanov, J. Appl. Phys. 113, 093507 (2013).
  32. P. K. Das, C. E. Mohn, J. P. Brodholt, and R. G. Trpnnes, Amer. Mineral. J. Earth Planet. Mat. 105, 1014 (2020).
  33. F. Datchi, B. Mallick, A. Salamat, and S. Ninet, Phys. Rev. Lett. 108, 125701 (2012).
  34. Y. Seto, D. Nishio-Hamane, T. Nagai, N. Sata, and K. Fujino, J. Phys. Conf. Ser. 215, 012015 (2010).
  35. B. H. Cogollo-Olivo, S. Biswas, S. Scandolo, and J. A. Montoya, Phys. Rev. Lett. 124, 095701 (2020).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024