簡單含氮分子固體是高壓凝聚態(tài)物理研究的模型體系。在高壓條件下,含氮分子常發(fā)生分子間的聚合,形成非常規(guī)新型多功能材料(如高能量密度材料和超硬材料等),備受科學界的關注。本文應用卡利普索(CALYPSO)晶體結構預測方法和軟件,結合基于密度泛函理論的第一性原理能量計算,系統(tǒng)研究了典型含氮分子固體N2CO, N2O和NFx(x=1,3,5)的高壓相結構和零溫相圖,取得了如下創(chuàng)新性結果： 1.、理論模擬發(fā)現(xiàn)N2CO分子在40GPa壓力下發(fā)生了分子間的聚合,形成了正交P43結構,計算得到的能量密度為4.6kJg-1,高于常規(guī)炸藥TNT的能量密度(4.2kJg-1),是潛在的高能密度材料。 2、N20是典型的雙原子分子,其高壓相結構備受關注。本論文理論上發(fā)現(xiàn)N20分子固體在57GPa發(fā)生了分子間聚合,在177GPa聚合相發(fā)生了金屬化,令人意想不到的是,在194GPa壓力下N20又重新轉變?yōu)榉墙饘?研究工作為高壓下反常的金屬-非金屬相變提供了又一例證。 3、早在1967年,人們就開始尋找氮的超價態(tài),隨后還理論設計了NF5分子。但常規(guī)條件下NF5分子的能量極其不穩(wěn)定,科學家即便采用了多種化學合成方法都...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1分子固體的理論相圖，在壓力和溫度的作用下，分子固體發(fā)生了聚合，金屬化和離子化

圖1.1分子固體的理論相圖，在壓力和溫度的作用下，分子固體發(fā)生了聚屬化和離子化。1.3高壓下氮的研究現(xiàn)狀自然界中氮主要以氮氣分子的形式存在，占地球大氣總體積的78%，大氣中含量最多的氣體。氮氣分子的中的氮氮三鍵是最強的化學鍵之一，壓下，氮氣很難與其他元素發(fā)生化學反應。在標....

圖2.1迭代法求解Kohn-Sham方程

21()ir*21()()()Niiidrrr函對電子密度做變分()()()KSiiiVrrEr)()()()()()()()Coulxc....

圖2.3CALYPSO預測結構的流程

圖3.1理論預測N2CO的三種高壓結構(a)P43(b)P43212(c)P21212并呈現(xiàn)明顯的sp3雜化特征，每個碳原子鏈接兩個氮原子和兩個氧原子；每

圖3.1理論預測N2CO的三種高壓結構(a)P43(b)P43212(c)P21212并呈現(xiàn)明顯的sp3雜化特征，每個碳原子鏈接兩個氮原子和兩個氧原子；每個氮原子都是三配位的，形成兩個氮氮鍵和一個碳氮鍵；每個氧原子是二配位的，并且氧只與其相鄰的碳原子成鍵。在零....

本文編號：3989741