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压力是物质独立于温度和化学组成成分的一个重要维度,高压行为能够改变物质内部原子和分子间的相互作用,并诱导新结构与新物质的产生,为得到新材料提供了创新性源泉。碱土金属材料在高压下会表现出和常压下不同的性质,可能让金属材料变成半导体甚至绝缘体,因而在合成新材料等领域有着广阔的应用前景。基于密度泛函理论的第一性原理方法,是研究高压下各种物质结构与性质变化的有效理论研究方法。
本论文采用平面波赝势密度泛函理论对碱土金属(Be、Mg、Ca)在高压下的结构与物理性质进行计算和分析,利用Castep软件主要研究碱土金属元素在承受等静压载荷时的相结构变化规律,并分析其由此导致的光学性质变化,得到不同压强下能带结构和态密度变化规律,对比三种碱土金属的物理性质的变化规律,从而从微观角度分析外载荷对金属材料结构影响规律,解释光学性质变化的本质来源。
计算结果表明,在压力作用下,碱土金属(Be、Mg、Ca)的物理性质均会发生了明显的变化,为新型材料的产生和发展提供了重要的理论基础。