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基于第一性原理研究固态一氧化碳的高压相变

原子与分子物理学报 2025年 103-108页

作者：赵爽张泽童焦振李文广西南交通大学物理科学与技术学院

本文基于密度泛函理论的第一性原理计算,通过计算晶格常数、键长等结构信息、能带结构和总态密度等电子信息以及拉曼光谱、红外光谱和振动频率等振动信息,确定了高压下α-CO到ε-CO的相变点.计算结果表明,随着压力的增加,固体CO的相互... 详细信息

本文基于密度泛函理论的第一性原理计算,通过计算晶格常数、键长等结构信息、能带结构和总态密度等电子信息以及拉曼光谱、红外光谱和振动频率等振动信息,确定了高压下α-CO到ε-CO的相变点.计算结果表明,随着压力的增加,固体CO的相互作用力不断增大,导致了振动频率的线性增加.此外,首次得到在3.5 GPa下C-O键的伸缩振动峰随压力的不连续变化.高压下α-CO到ε-CO的相变,主要是由于压力作用下原子间和分子间相互作用的不连续变化.

关键词：第一性原理计算 α-CO ε-CO 高压相变

冲击点火反应过程中RDX基PBX炸药的热辐射特性

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高压物理学报 2025年第1期39卷 44-52页

作者：施鑫辉杨雷杨雪康洪亮袁文硕刘福生西南交通大学物理科学与技术学院高温高压物理研究所四川成都610031

研究冲击波流场中聚合物黏结炸药的热辐射特性可能是获取相关物质组分温度数据的重要途径。利用二级轻气炮加载技术、瞬态辐射测温方法及粒子速度剖面测量技术,探讨了聚合物黏结炸药/氟化锂窗口界面的热辐射特性及其与界面压力之间的相... 详细信息

研究冲击波流场中聚合物黏结炸药的热辐射特性可能是获取相关物质组分温度数据的重要途径。利用二级轻气炮加载技术、瞬态辐射测温方法及粒子速度剖面测量技术,探讨了聚合物黏结炸药/氟化锂窗口界面的热辐射特性及其与界面压力之间的相关性;同时,还优化了聚合物黏结炸药样品制备方法,显著抑制了包裹气体和界面间隙发光背景,给出了界面辐亮度数据及界面温度数据。结果表明,在连续2次冲击加载过程中,界面温度随时间衰减特征与反应产物的等熵膨胀行为密切相关,界面温度反映了界面处产物温度的演化行为,为直接观测点火反应和起爆释能期间非均质复合炸药的反应产物温度数据提供了一种可行的技术途径。

关键词：聚合物黏结炸药冲击加载界面热辐射点火反应等熵膨胀界面温度

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非层状二维γ-In_(2)Se_(3)的各向异性生长及其光学特性

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原子与分子物理学报 2025年第6期42卷 58-65页

作者：雷子煊张文婷夏晓凤王红艳西南交通大学物理科学与技术学院材料先进技术重点实验室成都610031

非层状二维(2D)γ-In_(2)Se_(3)具有优异的光学和电学性能,在超薄柔性器件和光电探测领域具有广泛的应用前景.然而,相较于层状的类石墨烯材料,非层状材料固有的各向同性化学键,使得其二维各向异性生长面临较大的挑战.本研究构建了一种... 详细信息

非层状二维(2D)γ-In_(2)Se_(3)具有优异的光学和电学性能,在超薄柔性器件和光电探测领域具有广泛的应用前景.然而,相较于层状的类石墨烯材料,非层状材料固有的各向同性化学键,使得其二维各向异性生长面临较大的挑战.本研究构建了一种新的化学气相沉积(CVD)生长策略,成功制备了高质量的2Dγ-In_(2)Se_(3).首次选用低熔点的铟粉为前驱体,有效降低了生长温度.此外,生长过程去除了CVD法合成二维硒化物时不可避免的危险气体H_(2),这不仅能有效抑制InSe副产物的形成,还降低了实验危险性.通过探究原料用量、生长温度及时间等参数对样品形貌和厚度的影响,获得了最佳生长窗口.详细表征了2Dγ-In_(2)Se_(3)的微观形貌、化学组分、晶体结构和光学特性等.结果表明,样品具有强烈的光致发光(PL)效应,与γ-In_(2)Se_(3)的直接带隙属性相吻合.随着厚度的减小,PL峰会发生蓝移,说明光学带隙随之增大.Raman光谱显示,不同厚度的样品其特征峰也会发生移动,说明厚度会影响2Dγ-In_(2)Se_(3)的分子振动行为.由此可见,通过生长参数调控2Dγ-In_(2)Se_(3)的厚度,可实现对其光学带隙和分子振动行为的调控,这将为相关的理论研究和光电器件应用提供基本的材料平台.

关键词：非层状材料二维γ-In_(2)Se_(3) 化学气相沉积各向异性生长带隙

第一性原理研究取代基对含能材料撞击感度的影响

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 124-134页

作者：黎红艳卢妹包恃缘刘福生刘正堂白志鑫刘其军西南交通大学物理科学与技术学院成都610031 西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

取代基的种类和位置会影响含能材料的分子结构和化学键强度,从而对其撞击感度产生影响.本文基于第一性原理计算方法分析了氨基基团和甲基基团对三硝基苯类含能材料撞击感度的影响.根据计算得到的弹性常数,通过Voigt-Reuss-Hill平均法计... 详细信息

取代基的种类和位置会影响含能材料的分子结构和化学键强度,从而对其撞击感度产生影响.本文基于第一性原理计算方法分析了氨基基团和甲基基团对三硝基苯类含能材料撞击感度的影响.根据计算得到的弹性常数,通过Voigt-Reuss-Hill平均法计算得到了几种含能材料的体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E和泊松比v.接着,尝试通过分析氨基和甲基取代基的种类和数量对力学参数、能带结构、态密度等性质的影响.在一定程度下,氨基个数与撞击感度之间呈负相关,与禁带宽度呈正相关,可以通过比较带隙值来判断一组含氨基的多硝基芳烃材料的撞击感度大小关系.相较于氨基,甲基数量与力学性能的相关性较氨基取代基更好,甲基数量变化对材料的总态密度能量影响更大;甲基数量与材料的撞击感度之间没有相关性但与禁带宽度呈负相关,无法通过带隙值的大小来确定一组含甲基的硝基芳烃类含能材料的撞击感度大小关系.

关键词：含能材料撞击感度取代基力学性质电子性质

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碳族单质超导性的第一性原理研究

原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 87-92页

作者：韩沛辰林永熠郑磊刘其军刘正堂高娟西南交通大学物理科学与技术学院成都610031 西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

同为第四主族的元素,碳、硅、锗、锡、铅具有相似的价电子排布,但超导性却并不相同.锡和铅在常压下即可实现超导,硅和锗则需要在高压下才具有超导性,而碳的常规晶体结构在常压和高压下均尚未发现其超导性.压力在很大程度上是通过改变晶... 详细信息

同为第四主族的元素,碳、硅、锗、锡、铅具有相似的价电子排布,但超导性却并不相同.锡和铅在常压下即可实现超导,硅和锗则需要在高压下才具有超导性,而碳的常规晶体结构在常压和高压下均尚未发现其超导性.压力在很大程度上是通过改变晶体结构和原子之间的位置进而影响其超导性,本论文基于密度泛函理论的第一性原理计算,对碳、硅、锗、锡、铅五种第四主族元素的单质的晶体结构、电子结构、声子性质以及超导性质进行系统地对比分析.计算结果表明费米能级附近的电子态密度越高,金属体系实现超导所需的压力越小.在具有金属性的体系中价带靠近费米能级处带隙的存在会使电子更容易局域在费米能级附近,从而增大费米能级附近电子态的数目并提高体系的超导性.此研究为探究超导机制并提高材料的超导性提供思路.

关键词：超导性第一性原理计算碳族元素电子结构

六方Al_(4)SiC_(4)弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理计算

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 166-172页

作者：刘运芳张飞跃冯嘉怡李文广刘正堂广西科技大学理学院柳州545006 西南交通大学物理科学与技术学院成都610031 西北工业大学材料学院西安710072

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法系统地研究了Al_(4)SiC_(4)的晶体结构、弹性常数、电子结构和光学性质,并对结果进行了理论分析.计算得到的晶格常数和弹性常数均与实验值及其它计算值相符,并说明了六方Al_(4)SiC_(4)的... 详细信息

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法系统地研究了Al_(4)SiC_(4)的晶体结构、弹性常数、电子结构和光学性质,并对结果进行了理论分析.计算得到的晶格常数和弹性常数均与实验值及其它计算值相符,并说明了六方Al_(4)SiC_(4)的晶体结构是稳定的;计算得到了六方Al_(4)SiC_(4)的体积、剪切、杨氏模量及泊松比与文献值一致,Al_(4)SiC_(4)的禁带宽度为1.076 eV.计算得到了六方Al_(4)SiC_(4)在(100)和(001)方向上的光学响应函数随光子能量的变化关系,包括复介电函数、复折射率、吸收光谱及反射光谱.在(100)和(001)方向上,计算得到其静态介电常数分别为7.74和8.96,折射率分别为2.78和2.99.计算结果可以为相关应用提供理论依据.

关键词： Al_(4)SiC_(4) 电子结构光学性质第一性原理

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CFQS准环对称仿星器低β等离子体中三维磁岛的抑制机制

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物理学报 2023年第21期72卷 74-81页

作者：苏祥王先驱符添许宇鸿西南交通大学物理科学与技术学院聚变科学研究所成都610031

环形磁约束等离子体中产生的磁岛因为磁场的旋转变换而具有三维螺旋结构,特别是仿星器位形下平衡磁面就呈三维螺旋性质.因此,仿星器磁岛形成及其不稳定性是环形磁约束三维物理的典型问题,也是仿星器物理研究的重点课题之一.早期研究表明... 详细信息

环形磁约束等离子体中产生的磁岛因为磁场的旋转变换而具有三维螺旋结构,特别是仿星器位形下平衡磁面就呈三维螺旋性质.因此,仿星器磁岛形成及其不稳定性是环形磁约束三维物理的典型问题,也是仿星器物理研究的重点课题之一.早期研究表明,非感应电流驱动(如电子回旋电流驱动(ECCD))所产生的环向电流对磁岛具有一定的抑制/控制作用.为弄清中国首台准环对称仿星器CFQS低参数运行模式下三维磁岛物理,本文聚焦在低比压(β)等离子体,忽略自举电流并通过调控环向场线圈电流以产生旋转变换(ι/2π)为0.4的有理面,利用HINT代码模拟研究低比压等离子体中环向电流驱动对m/n=5/2磁岛的影响,m为极向模数,n为环向模数.研究表明,在常数电流情况下,当电流方向为正/负方向时,电流对磁岛具有较强的激发/抑制作用.当负方向的电流大于6 kA时,磁岛将被完全被抑制,主要原因是环向电流驱动通过改变旋转变换剖面,使其避开ι/2π=0.4的有理面,导致m/n=5/2三维磁岛不满足共振激发条件,最终磁岛的增长被抑制.而在局域电流分布情况下,磁岛的抑制主要是ι/2π=0.4有理面处磁剪切的改变所导致的.此外,本文对电流幅度、宽度以及峰值位置等参数对磁岛的影响给予了深入探讨.

关键词：准环对称仿星器三维磁岛环向电流

基于Hardy-type佯谬的混合态高概率量子非局域关联检验

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物理学报 2019年第23期68卷 35-40页

作者：刘晋缪波贾欣燕樊代和西南交通大学物理科学与技术学院

量子非局域关联是量子力学预言的重要现象,同时也是量子理论区别于经典理论的重要特征之一.因此,对量子非局域关联的高成功概率检验有着重要意义.本文提出了一种基于Hardy-type佯谬的、可用于针对纯态和混合态进行高成功概率量子非局域... 详细信息

量子非局域关联是量子力学预言的重要现象,同时也是量子理论区别于经典理论的重要特征之一.因此,对量子非局域关联的高成功概率检验有着重要意义.本文提出了一种基于Hardy-type佯谬的、可用于针对纯态和混合态进行高成功概率量子非局域关联检验的逻辑,并对其适用性进行了证明.研究发现,利用本文提出的检验逻辑对量子纯态进行量子非局域关联检验,成功检验概率将随着量子纯态的纠缠度增加而出现先增大后减小的现象,最大的成功检验概率超过39%.进一步利用提出的检验逻辑,以Werner态这种量子混合态为例,进行了针对混合态的量子非局域关联的高概率检验研究.研究发现,随着混合态的纯度增加,成功进行量子非局域关联检验的概率也将增加.最后给出了针对Werner态这种量子混合态进行高成功概率量子非局域关联检验的条件和范围.

关键词：量子非局域关联 Hardy-type佯谬量子混合态

Markov环境下“X”态基于CHSH不等式的量子非局域关联检验

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物理学报 2023年第5期72卷 1-9页

作者：曾柏云辜鹏宇蒋世民贾欣燕樊代和西南交通大学物理科学与技术学院成都610031

量子非局域关联是量子理论最基础的特征之一.“X”态作为实验中常见的一种量子态,因其在演化过程中仍保持“X”形的稳定性,而被广泛应用于开放量子系统的研究中.利用Clauser-Horne-Shimony-Holt (CHSH)不等式,在Markov环境这种典型的开... 详细信息

量子非局域关联是量子理论最基础的特征之一.“X”态作为实验中常见的一种量子态,因其在演化过程中仍保持“X”形的稳定性,而被广泛应用于开放量子系统的研究中.利用Clauser-Horne-Shimony-Holt (CHSH)不等式,在Markov环境这种典型的开放量子系统下,研究了两种通过局部变换操作所关联的“X”态在振幅阻尼环境和相位阻尼环境中量子非局域检验结果随时间的演化情况.研究结果表明,在相位阻尼环境中,随着演化时间的增加,两种“X”态具有相同的CHSH不等式检验结果.在振幅阻尼环境中,利用局部变换操作得到的“X”态,可获得较长的成功进行量子非局域关联检验的演化时间.最后,详细给出了两种类型“X”态在相位阻尼环境和振幅阻尼环境中成功进行量子非局域关联检验的保真度范围.

关键词：量子非局域关联 “X”态 CHSH不等式相位阻尼振幅阻尼