Adiabatic potential and elastic properties of compressed rare‐gas crystals in the model of deformable atoms

Abstract

The quantum-mechanical model of deformable and polarizable atoms has been developed for the purpose of investigating the elastic properties of crystals of rare gases Ne, Kr, and Xe over a wide range of pressures. The inclusion of the deformable electron shells in the analysis is particularly important for the shear moduli of heavy rare-gas crystals. It has been shown that the observed deviation from the Cauchy relation d(p) for Kr and Xe cannot be adequately reproduced when considering only the many-body interaction. The individual dependence d(p) for each of the rare-gas crystals is the result of two competitive interactions, namely, the many-body and electron-phonon interactions, which manifests itself in a quadrupole deformation of the electron shells of the atoms due to displacements of the nuclei. The contributions of these interactions in Ne, Kr, and Xe are compensated with good accuracy, which provides a weakly pressure-dependent value for the parameter d. The ab initio calculated dependences d(p) for the entire series Ne-Xe are in good agreement with the experiment.

Ab initio теория уравнения состояния сжатых кристаллов инертных газов

“…S i , f i -выражаются через первые и вторые про-изводные от интеграла перекрытия S(r ll ′′ ) по модулю аргумента [35,36].…”

“…Однако нет смысла усложнять расчеты, и общий вывод можно сделать в пользу расчетов EOS для тяжелых КИГ на основе эф-фективных парных потенциалов, как это было показано в работе [20]. Как и ранее, на основе расчетов объемно зависящих модулей упругости [35,36,51] и фононных частот [51,52], по результатам этой работы, видно, что трехчастичное взаимодействие за счет перекрытия электронных оболочек атома остается малым на фоне парного даже при высоких давлениях.…”

Упругие Свойства Сжатых Кристаллов Инертных Газов В Модели Деформируемых Атомов

“…В предыдущих работах [42][43][44] для всего ряда сжатых КИГ были рассчитаны барические зависимости упругих модулей Бирча B i j , и отклонений от соотношения Коши δ(p) с учетом многочастичного взаимодействия и деформации электронных оболочек в квадрупольном приближении. Сравнение теоретических величин δ(p) с экспериментальными показало адекватность построен-ной теории и модели расчета параметров [39][40][41].…”

“…Анализ результатов расчетов барических зависимостей трех модулей упругости второго порядка B i j (p) (или их комбинаций), отклонения от соотношения Коши δ(p) и упругая анизотропия Зенера A Z (p), выполненных в теории функционала плотности [3] или на основе эмпи-рических потенциалов [7][8][9]61], как правило, показывает количественное согласие с экспериментом для модулей упругости B i j (p) лучше, чем у нас, однако для δ(p) и A Z (p) нет даже качественного согласия в отличие от наших расчетов [42,44].…”

“…[38][39][40][41][42] и ссылки там) развита неэмпирическая версия модели Толпыго для изучения межатомного взаимодействия и динамической теории решеток ГЦК-кристаллов, подвергнутых всестороннему сжатию. В предыдущих работах [42][43][44] …”