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固氪物态方程的关联量子化学计算

武娜 杨皎 肖芬 蔡灵仓 田春玲

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固氪物态方程的关联量子化学计算

武娜, 杨皎, 肖芬, 蔡灵仓, 田春玲

Equation of state of solid krypton from correlated quantum chemistry calculations

Wu Na, Yang Jiao, Xiao Fen, Cai Ling-Cang, Tian Chun-Ling
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  • 运用多体展开理论和量子化学方法–超分子单、双(三重)激发微扰处理耦合簇CCSD(T)方法,首次系统地计算了面心立方固氪在较宽(从晶格平衡位置到体积压缩率超过3倍)区间的两体、 三体和四体相互作用对结合能和物态方程的贡献大小,包括Hartree-Fock 自洽场项和范德瓦耳斯长程关联作用项;并与实验数据进行比较. 结果表明,在考虑到两体、三体、四体相互作用能后,多体展开理论以及CCSD(T)方法对平衡位置结合能测量数据0–130 GPa整个研究区间的实验物态方程数据都做出令人满意的描述.
    The two-, three- and four-body interaction energies in face-centered cubic (fcc) krypton are evaluated using the many-body expansion method and the coupled cluster theory with full single and double excitations plus perturbative treatment of triples, and both self-consistent-field (SCF) Hartree-Fock energy and correlation one are accurately determined in a wide volume range (from 27 to 4 cm3/mol). All different three- and four-atom clusters existing in the first three and two nearest and two neighbor shells of fcc lattice are considered. It is found that the three-body interaction energy is positive at low compression, where the dispersive forces play a dominant role, with increasing the compression the three-body contribution becomes attractive, and the SCF energy overwhelms the dispersive one. At pressures higher than 30 GPa, the four-body contribution becomes important and significantly cancels the over-softening effects of the three-body potential. It shows that the combination of the four-body effects with two- and three-body interactions leads to an excellent agreement with the measurements from the equation of state in the whole experimental range of 0-130 GPa.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CB808201)和重庆市自然科学基金(批准号:CSTC2009BA4005)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2011CB808201) and the Natural Science Foundation of Chongqing, China (Grant No. CSTC2009BA4005).
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-10-28
  • 修回日期:  2014-03-17
  • 刊出日期:  2014-07-05

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