收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高温高压下镁橄榄石物性第一性原理研究

刘雷  
【摘要】: 通过第一性原理结合准简谐德拜模型研究了α和β镁橄榄石的高温高压结构及相变特征;计算了α和β镁橄榄石的弹性模量、波速、电子带结构、带隙等随压力的变化规律,并探讨了相变对这些性质的影响;研究了水对α镁橄榄石弹性模量、波速和带隙的影响;探讨了水对地幔中不连续层的作用以及矿物相变对过渡带波速不连续的作用。 本文研究主要取得以下一些陈果: 1.镁橄榄石晶格中存在水(H-O)会使镁橄榄石弹性模量及波速降低。在0-14GPa的压力下,含3.2wt%水的镁橄榄石比不含水镁橄榄石的Vp和vs值分别降低了3.1-7.1%和3.6-9.7%。在常温常压下,2个氢原子置换1个镁原子会使镁橄榄石的密度降低3.0%,是波速及弹性模量减小的原因,同时使镁橄榄石体系的基态总能增加,降低矿物的稳定性和键之间的强度。这可能是壳幔内形成低速层的重要原因。 2.带结构和态密度研究表明随着压力的增加,α和β镁橄榄石带隙增加,绝缘性增强。这表明镁橄榄石的导电可能不是由镁离子位置上的质子移动引起的。自然界中橄榄石导电是因为其中掺杂了铁、氢或者别的杂质粒子引起,镁离子占据全部阳离子位置时,橄榄石不会导电。 3.水减小了镁橄榄石带隙。两个氢原子替代了一个镁原子后,增强了晶体结构中的电子运移,但是含水镁橄榄石仍然是不导电的。氢替代橄榄石晶格中的二价离子可能对镁橄榄石导电性影响较小。 4.第一性原理结合准简谐德拜模型可以在不耗费太多机时的情况比较快捷的计算物质的高压高温特性,计算的α和β橄榄石晶格参数随温度压力的变化与实验结果一致。同时发现,LDA比GGA近似更适合模拟橄榄石体系特征。 5.计算的α-β相边界在0-1000K范围内与实验结果符合的较好,而且实验结果正好落在LDA和GGA范围内。 6.利用LDA和GGA计算镁橄榄石α-β相变引起矿物Vs平均值分别增加11.6%和10.4%;Vp均值分别增加9.2%和9.0%。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 龚新高;高温及高压下液体镓的结构——第一性原理分子动力学方法研究[J];物理学报;1995年06期
2 闫万珺;谢泉;朱林山;金石声;;固体能带计算方法[J];贵州大学学报(自然科学版);2006年01期
3 毛宏颖;胡昉;吴太权;鲍世宁;;利用紫外光电子谱和第一性原理确定四苯基卟啉的结构与电子态[J];真空科学与技术学报;2007年05期
4 程正则;蒋逢春;;SrBi_2Ta_2O_9铁电相光学特性的第一性原理研究[J];山西大学学报(自然科学版);2007年04期
5 王舒东;赵国军;K.Akai;M.Matsuura;;Na_xCoO_2热电性质的第一性原理研究(英文)[J];内蒙古大学学报(自然科学版);2008年02期
6 吴玉喜;李腾;胡智向;;应力对Co掺杂ZnO光学性质的影响[J];徐州工程学院学报;2008年04期
7 张敏妍;张建民;;金属Pt三个低指数晶面的表面能和弛豫第一性原理研究[J];陕西师范大学学报(自然科学版);2009年04期
8 陈国栋;王六定;安博;杨敏;;碳掺杂硼氮纳米管电子场发射的第一性原理研究[J];物理学报;2009年S1期
9 牛丽;朱嘉琦;高巍;杜善义;;非晶碳薄膜振动拉曼光谱的第一性原理研究[J];光谱学与光谱分析;2009年09期
10 李巧芬;屠彦;于金;;第一性原理研究PDP放电单元MgO保护层各种空缺对二次电子发射系数的影响[J];真空科学与技术学报;2009年06期
11 陈青云;孟川民;卢铁城;徐明;胡又文;;中子嬗变掺杂前后Ge纳米晶的结构和性质[J];物理学报;2010年09期
12 孙伟峰;李美成;赵连城;;Ga和Sb纳米线声子结构和电子-声子相互作用的第一性原理研究[J];物理学报;2010年10期
13 张小超;樊彩梅;丁永波;梁镇海;韩培德;;Al-N共掺杂ZnO的第一性原理研究[J];人工晶体学报;2010年06期
14 李昭宁;王六定;王小冬;席彩萍;沈中元;赵景辉;吴宏景;;化学掺杂Armchair石墨纳米带的第一性原理研究[J];人工晶体学报;2011年01期
15 文黎巍;王玉梅;裴慧霞;丁俊;;Sb系half-Heusler合金磁性及电子结构的第一性原理研究[J];物理学报;2011年04期
16 周学超;张海黔;;Ti_2GeC电子结构和弹性性质的第一性原理研究[J];材料导报;2009年S1期
17 黄多辉;罗华锋;袁娣;王藩侯;蒋刚;;CeO_2热力学性质的第一原理研究[J];计算物理;2011年03期
18 张娟;陈阿青;邵庆益;;硼/磷掺杂单壁碳纳米管电子结构的第一性原理计算[J];山西师范大学学报(自然科学版);2011年01期
19 潘志军,张澜庭,吴建生;CoSi电子结构第一性原理研究[J];物理学报;2005年01期
20 何焕典;王新强;罗强;肖世发;;锯齿型单壁碳纳米管能隙的第一性原理研究[J];原子与分子物理学报;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 欧阳楚英;施思齐;王兆翔;李泓;黄学杰;陈立泉;;Cr掺杂的LiFePO_4正极材料:第一性原理研究和蒙特卡罗模拟[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
2 潘红亮;王月花;;铁酸铋光学特性的第一性原理研究[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
3 胡春丽;章永凡;李俊篯;;GaN(0001)表面吸附O_2的第一性原理研究[A];中国化学会第九届全国量子化学学术会议暨庆祝徐光宪教授从教六十年论文摘要集[C];2005年
4 曾凡林;孙毅;;PVDF单链拉伸的第一性原理模拟[A];第七届海峡两岸工程力学研讨会论文摘要集[C];2011年
5 陈军;;加载条件下复杂结构材料的动力学行为的第一性原理研究[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
6 王学业;罗本华;;第一性原理研究Bi掺杂六方相SrMnO_3的结构、电子和磁性质[A];中国化学会第28届学术年会第13分会场摘要集[C];2012年
7 孙弘;张翼;潘梓城;;轻元素超硬材料的第一性原理计算研究[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
8 杨磊;方源达;宋丹丹;刘临利;郑全超;;稀土金属掺杂ZnO磁学和光学性质的第一性原理研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
9 章永凡;邢伯蕾;秦改萍;李俊篯;;氧分子在VC(001)面解离过程的第一性原理研究[A];中国化学会第九届全国量子化学学术会议暨庆祝徐光宪教授从教六十年论文摘要集[C];2005年
10 盖艳琴;姚斌;范希武;;表面水吸附对p型ZnO电学性质影响的第一性原理研究[A];第11届全国发光学学术会议论文摘要集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谢禹;简单金属元素及其金属间化合物高压物理性质的第一性原理研究[D];吉林大学;2010年
2 付强;若干表面体系反应及动力学行为的第一性原理研究[D];中国科学技术大学;2010年
3 陈伟;过渡金属氮化物和硼化物的第一性原理研究[D];浙江大学;2010年
4 饶建平;金属Nb及其空位与H的相互作用的第一性原理研究[D];南昌大学;2011年
5 张云丽;铁砷基超导体及稀磁半导体Sn_(1-x)Zn_xO_2的第一性原理研究[D];浙江大学;2013年
6 许勤芳;几种钙钛矿氧化物异质界面电子结构与磁性质的第一性原理研究[D];南京大学;2013年
7 孙飞;镍基单晶高温合金中相界面的电子显微学与第一性原理研究[D];山东大学;2014年
8 唐建平;第一性原理研究CdS和ZnS中的d~0铁磁性[D];湖南大学;2014年
9 吴旻;不同维度新结构材料的第一性原理研究[D];浙江大学;2013年
10 张玉娟;温稠密乙烷等流体物性的第一性原理分子动力学研究[D];中国工程物理研究院;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴晓;高压下AlH_3相变的第一性原理研究[D];华东师范大学;2010年
2 刘小村;8-羟基喹啉铝及其衍生物的第一性原理研究[D];山东建筑大学;2011年
3 何开华;典型半导体材料的第一性原理研究[D];四川师范大学;2005年
4 李河;ZnO电子结构与基本属性的第一性原理研究[D];武汉理工大学;2010年
5 刘长明;双钙钛结构材料Ba_2FeReO_6的第一性原理研究[D];浙江大学;2011年
6 周德志;N型ZnO高温电极制备及NaCo_2O_4第一性原理分析[D];广东工业大学;2011年
7 杨琴;Cu掺杂GaN基稀磁半导体的第一性原理研究[D];华东师范大学;2011年
8 刘鑫;金属氟化物相变机制的第一性原理研究以及高压结构预测[D];吉林大学;2010年
9 张海东;Ni_n(n=1~13)团簇的第一性原理研究[D];南京师范大学;2006年
10 冯桂英;硼掺杂对β-SiC光学性质的影响[D];燕山大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 崔凤山 记者 姜雪松;市自然科学技术成果奖揭晓[N];哈尔滨日报;2009年
2 陈丹;普通材料可“拉伸”成新型磁性铁电体[N];科技日报;2010年
3 记者 李大庆 通讯员 贾宝余;我科学家提出元素碳的一种新结构[N];科技日报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978