根据地球物理、地球化学和冶金学多方面的研究,确认地核的主要成分是Fe,还含少量轻元素,例如O,S,Si。Si元素是否存在于内地核是判断早期原始地球的吸积环境的重要依据,但是内地核中Si的含量仍然存在争议。为了进一步探索内地核中Si的含量,本文在吕梁高性能云计算中心平台上,采用第一性原理计算的方法对Fe-3.24 wt%Si的状态方程及声速进行研究。具体研究内容和创新点如下:一、构建Fe-3.24 wt%Si的超晶胞。本文构建了16原子、32原子、I-64原子、II-64原子的超晶胞,研究了不同的近似方法和有无自旋对优化结构的影响,发现采用广义梯度近似(GGA)计算的II-64原子是最优结构。二、Fe-3.24 wt%Si的状态方程的计算。采用GGA方法计算了II-64原子在0 K下的状态方程,发现在压强高于100 GPa时自旋对计算结果无影响,并且与实验结果一致;在低压下考虑自旋计算的结果更接近于实验值。三、Fe-3.24 wt%Si声速计算。通过弹性常数计算了II-64原子的纵波声速、横波声速、体波声速,发现其纵波声速与实验测量结果一致,满足Birch定律。四、内地核环境下Fe-3.24 wt%Si的密度和声速计算。基于第一性原理计算结果,发现在内地核温度和压强环境下Fe-3.24 wt%Si纵波、体波、横波声速都接近Fe的声速。由于Fe的声速要高于内地核的声速,因此内地核中的轻元素应降低Fe的声速,由此推断内地核是贫Si的。