本文關(guān)鍵詞：溫稠密物質(zhì)的相互作用與結(jié)構(gòu)研究　出處：《國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：在行星內(nèi)部、強(qiáng)激光物質(zhì)相互作用、沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)中,物質(zhì)的密度會(huì)處于固體密度附近或以上、溫度則在費(fèi)米溫度附近,即位于溫稠密區(qū)域。這種溫稠密物質(zhì)的力學(xué)、光學(xué)性質(zhì)區(qū)別于典型的固體、理想等離子體,它的結(jié)構(gòu)、物態(tài)方程、輸運(yùn)性質(zhì)等在相關(guān)的分子動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)等模擬和分析中扮演非常關(guān)鍵的角色。本文利用分子動(dòng)力學(xué)方法,基于密度泛函、無(wú)軌道近似、半經(jīng)驗(yàn)勢(shì)等方法描述溫稠密物質(zhì)電子、離子間相互作用,研究了溫度從0.1eV到200eV,密度從固態(tài)密度到5倍固體密度的離子和電子結(jié)構(gòu)、狀態(tài)方程和輸運(yùn)性質(zhì),并討論了各種相互作用勢(shì)的適用性和對(duì)物理性質(zhì)的影響。[1]溫稠密的硅烷(SiH_4)是多組分的復(fù)雜體系,有非常豐富的相圖和結(jié)構(gòu)。利用量子分子動(dòng)力學(xué)方法研究了1.795～3.844g/cm~3、300K～3eV的硅烷,分析了溫稠密物質(zhì)區(qū)別于高溫等離子體的局域結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并揭示了這些特征隨溫度密度的變化。也對(duì)其中熔化、解離、電子結(jié)構(gòu)、絕緣體-金屬轉(zhuǎn)變進(jìn)行了研究。[2]溫、熱稠密的鐵是典型的多電子、強(qiáng)耦合體系。通過密度從0.1倍到5倍固體密度的鐵在80eV到240eV的結(jié)構(gòu)特性和輸運(yùn)性質(zhì)的分析,我們討論了電子屏蔽、交換、離子環(huán)境效應(yīng),并修正了Yukawa等解析模型。[3]對(duì)沖擊壓縮氬的計(jì)算則橫跨范德瓦爾斯主導(dǎo)體系和溫稠密物質(zhì)區(qū)域。通過0.5～5.5g/cm~3、300K～3eV區(qū)間上的Ar的分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算,討論了其中范德瓦爾斯作用、電子激發(fā)、多體相互作用的特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上,評(píng)估了密度泛函以及它的范德瓦爾斯修正、擬合對(duì)勢(shì)、量子化學(xué)對(duì)勢(shì)、三體勢(shì)的特點(diǎn),也分析了電子結(jié)構(gòu)以及絕緣體-導(dǎo)體轉(zhuǎn)變。實(shí)現(xiàn)了利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建第一原理精度的稠密物質(zhì)相互作用勢(shì)能面,利用稠密H對(duì)模型做了基本檢驗(yàn)。討論不同相互作用下物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其動(dòng)力學(xué),我們分析了溫稠密物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特性、輸運(yùn)性質(zhì)以及稠密物質(zhì)的相互作用特點(diǎn),同時(shí)我們也初步實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)第一原理計(jì)算的擴(kuò)展。
[Abstract]:In the planetary interior, strong laser material interaction and impact compression experiments, the density of matter will be near or above the solid density, and the temperature will be near the Fermi temperature, that is, it is located in the dense region. The mechanical and optical properties of this dense material are different from the typical solid and ideal plasmas. Their structure, equation of state and transport properties play a key role in molecular dynamics, fluid dynamics and other simulation and analysis. In this paper, using the method of molecular dynamics, density functional, orbital approximation and semi empirical potential method to describe the interaction between electrons and ions of warm dense matter based on the study of temperature from 0.1eV to 200eV, the density of ions and electrons from the solid density to the structure, state equation and transport properties of 5 times the solid density, are discussed. Influence of the applicability of various interaction potential and the physical properties of the. The dense silane (SiH_4) of [1] is a complex system of multiple components, with very rich phase diagrams and structures. The quantum molecular dynamics method was used to study the 1.795 ~ 3.844g/cm~3, 300K ~ 3eV silane. The local structure characteristics of the dense materials were analyzed, and the change of these characteristics with temperature density was revealed. The melting, dissociation, electronic structure, and insulator - metal transition are also studied. [2] warm and dense iron is a typical multi electron and strong coupling system. By analyzing the structure and transport properties of iron from 0.1 times to 5 times solid density in 80eV to 240eV, we have discussed the electron shielding, exchange and ion environmental effects, and revised the analytical models such as Yukawa. The calculation of the impact compression argon by [3] crosses the Van Der Waals dominant system and the warm dense material region. By 0.5 ~ 5.5g/cm~3, 300K ~ 3eV interval on Ar molecular dynamics calculation, discusses the role of Van Der Waals, electronic excitation, multi-body interaction characteristics, based on the density functional evaluation and its correction, Van Der Waals fitting characteristics of the potential, quantum chemical potential, the potential of three, are also analyzed change of electronic structure and insulator conductor. A dense material interaction potential energy surface is realized by using the neural network to construct the first principle precision, and the basic test of the model is done by using dense H. The structure and dynamics of matter under different interactions are discussed. We have analyzed the structure and transport properties of dense materials, and the interaction characteristics of dense matter. At the same time, we have preliminarily realized the extension of neural network to the first principles calculation.
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O469

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本文編號(hào)：1343209