钚多相物性的DFT+Gutzwiller方法研究

基本信息
批准号:11204015
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:田明锋
学科分类:
依托单位:北京应用物理与计算数学研究所
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:孙博,王帅创,庞卫卫
关键词:
多相物性DFT+Gutzwiller
结项摘要

Due to the strongly correlated effect of 5f electrons, plutonium has been a special material with many novel properties not well understood, which had been classical puzzles for condensed matter physics and strongly correlated field all along. Dynamical mean field theory (DFT+DMFT) got the best results of plutonium studies currently, but it is computationally expensive, so it can't be employed to study the low-symmetry phases of plutonium. DFT+Gutzwiller is a newly developed method for correlated systems, it's quality for ground state is as high as that by DMFT, and yet it is computationally much cheaper, so DFT+G is a suitable method for study the properties of the low-symmetry phases of plutonium. In addition, DFT+G method is fully variational, the charge-density self-consistency can be naturally achieved, and the quantities, such as total energy, can be accurately obtained. The basic idea of our project is that we based on a general interactant model improve DFT+G method first, and then employed it to study the physical properties of multi-phase plutonium as well as phase transition. The mainly research work is as follows: (1)DFT+G method based on a general interactant model; (2) Fix local electronic number model; (3)Physical properties of multi-phase plutonium; (4) Phase transition of plutonium.

钚由于5f电子的关联性,呈现出众多奇异的性质,目前的理论研究还无法全面解释这些特性,这一直是凝聚态物理和强关联领域的经典难题。当前,动力学平均场方法(DFT+DMFT)获得了钚研究的最好结果,但该方法计算量大,在对称性较低的钚晶相结构中无法应用。DFT+Gutzwiller方法(DFT+G)是新兴的关联体系方法,对基态的计算与DMFT方法精度相当而计算量小很多,因此适用于钚的低对称性相结构的模拟。并且DFT+G方法是完全变分法,可以很自然的实现电子密度自洽,从而精确的获得总能等物理量。本项目研究思路是,首先基于广义相互作用模型改进现有的DFT+G方法,然后运用该方法研究钚的多相物性及相变。主要研究内容如下:(1)基于广义相互作用模型的DFT+G方法;(2)固定局域电子数计算模式;(3)钚的多相物性;(4)钚的相变。

项目摘要

结合一种平均场势方法,把LDA+Gutzwiller (LDA+G)方法推广到有限温度情形。发展了LDA+G方法的一种固定局域电子数计算模式,增强了程序的收敛性。采用LDA+G方法研究赝α-Pu、γ-Pu、δ-Pu、δ´-Pu和ε-Pu的总能随体积变化曲线,其中赝α-Pu能量最低,是热力学稳定相,该结果与实验符合;这些相能量相对变化的顺序与常压下钚随温度升高的相变顺序一致,说明了结果的合理性。计算了δ-Pu和ε-Pu的平衡体积和体弹模量,与实验符合,优于LDA/GGA等方法的计算结果。研究δ-Pu到ε-Pu的含温相变,首次获得与实验符合的相变温度、压力,以及两相相图。研究钚的一种相似材料铈的α-γ同构相变,发现电子熵和声子熵都对相变有重要贡献,并得到了与实验符合的相图。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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