Pervoprintsipnye raschety stabil'nosti faz v sisteme N–H pri davleniyakh do 1.5 TPa

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Проведены теоретические расчеты стабильности соединений в системе N–H при 0 К до давлений 1.5 ТПа. Эволюционный поиск стабильных структур в программе USPEX проведен с помощью метода PBEsol + vdW в рамках теории функционала плотности. Обнаружены новые стабильные структуры в соединениях NH и N3H10 и уточнены границы фазовых переходов в соединениях N3H7, NH3 и NH4. При максимальных давлениях 1.5 ТПа стабильными фазами являются NH со структурами P4122 или P4322 и NH4 со структурой C2/c. Полученные данные могут быть использованы для последующего расчета уравнений состояния фаз системы N–H, что является крайне важным для физики планет.

References

  1. W.B. Hubbard and J. J. MacFarlane, J. Geophys. Res. Solid Earth 85, 225 (1980).
  2. N. Nettelmann, K. Wang, J. J. Fortney, S. Hamel, S. Yellamilli, M. Bethkenhagen, and R. Redmer, Icarus 275, 107 (2016).
  3. К.Д. Литасов, Геология и геофизика 52, 613 (2011).
  4. A. S. Naumova, S.V. Lepeshkin, P.V. Bushlanov, and A.R. Oganov, J. Phys. Chem. A 125, 3936 (2021).
  5. L. J. Conway, C. J. Pickard, and A. Hermann, Proc. Natl. Acad. Sci. 118, e2026360118 (2021).
  6. F. Datchi, S. Ninet, M. Gauthier, A. Saitta, B. Canny, and F. Decremps, Phys. Rev. B 73, 174111 (2006).
  7. K.D. Litasov, A. F. Goncharov, and R. J. Hemley, Earth Planet. Sci. Lett. 309, 318 (2011).
  8. S. S. Lobanov, P.-N. Chen, X.-J .Chen, C.-S. Zha, K.D. Litasov, H.-K. Mao, and A.F. Goncharov, Nat. Commun. 4, 2446 (2013).
  9. K. F. Dziubek, M. Ende, D. Scelta, R. Bini, M. Mezouar, G. Garbarino, and R. Miletich, Nat. Commun. 9, 3148 (2018).
  10. J.-A. Queyroux, S. Ninet, G. Weck, G. Garbarino, T. Plisson, M. Mezouar, and F. Datchi, Phys. Rev. B 99, 134107 (2019).
  11. V.B. Prakapenka, N. Holtgrewe, S. S. Lobanov, and A.F. Goncharov, Nat. Phys. 17, 1233 (2021).
  12. G.-R. Qian, H. Niu, C.-H. Hu, A.R. Oganov, Q. Zeng, and H.-Y. Zhou, Sci. Rep. 6, 25947 (2016).
  13. A. S. Naumova, S.V. Lepeshkin, and A.R. Oganov, J. Phys. Chem. C 123, 20497 (2019).
  14. L.E. Crandall, J.R. Rygg, D.K. Spaulding, T.R. Boehly, S. Brygoo, and P.M. Celliers, Phys. Rev. Lett. 125, 165701 (2020).
  15. A. Ravasio, M. Bethkenhagen, J.-A. Hernandez, A. Benuzzi-Mounaix, F. Datchi, M. French, M. Guarguaglini, F. Lefevre, S. Ninet, and R. Redmer, Phys. Rev. Lett. 126, 025003 (2021).
  16. J.-A.Hernandez, M. Bethkenhagen, S. Ninet, M. French, A. Benuzzi-Mounaix, F. Datchi, M. Guarguaglini, F. Lefevre, F. Occelli, and R. Redmer, Nat. Phys. 19, 1280 (2023).
  17. G.Tabak, J.R. Rygg, M. Millot et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 109, 064102 (2024).
  18. К.Д. Литасов, В.В. Бражкин, Н.Е. Сагатов, Т.М. Инербаев, Письма в ЖЭТФ 119, 206 (2024).
  19. R.B. von Dreele and R.C. Hanson, Acta Crystallogr. C 40, 1635 (1984).
  20. J. S. Loveday, R. J. Nelmes, W.G. Marshall, J.M. Besson, S. Klotz, and G. Hamel, Phys. Rev. Lett. 76, 74 (1996).
  21. S. Ninet, F. Datchi, P. Dumas, M. Mezouar, G. Garbarino, A. Mafety, C. Pickard, R. Needs, and A. Saitta, Phys. Rev. B 89, 174103 (2014).
  22. T. Kimura and M. Murakami, Proc. Natl. Acad. Sci. 118, e2021810118 (2021).
  23. C. J. Pickard and R. Needs, Nat. Mater. 7, 775 (2008).
  24. В.Д. Селемир, В. В. Бражкин, К.Д. Литасов и др., Письма в ЖЭТФ 119, 825 (2024).
  25. G. Kresse and J. Furthmuller, Comput. Mater. Sci. 6, 15 (1996).
  26. G. Kresse and J. Furthmuller, Phys. Rev. B 54, 11169 (1996).
  27. J. P. Perdew, K. Burke, K., and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
  28. J. P. Perdew, A. Ruzsinszky, G. I. Csonka, O.A. Vydrov, G.E. Scuseria, L.A. Constantin, X. Zhou, and K. Burke, Phys. Rev. Lett. 100, 136406 (2008).
  29. H.K. Monkhorst and J.D. Pack, Phys. Rev. B 13, 5188 (1976).
  30. S. Grimme, J. Antony, S. Ehrlich, and H. Krieg, J. Chem. Phys. 132, 15 (2010).
  31. M.A. Morales, J.M. McMahon, C. Pierleoni, and D.M. Ceperley, Phys. Rev. Lett. 110, 065702 (2013).
  32. J. McMinis, R.C. Clay, D. Lee, and M.A. Morales, Phys. Rev. Lett. 114, 105305 (2015).
  33. H.Y. Geng and Q. Wu, Sci. Rep. 6, 36745 (2016).
  34. K. Abe, Phys. Rev. B 111, 094103 (2025).
  35. R.C. Clay, J. McMinis, J.M. McMahon, C. Pierleoni, D.M. Ceperley, and M.A. Morales, Phys. Rev. B 89, 184106 (2014).
  36. M.D. Knudson, M. P. Desjarlais, A. Becker, R.W. Lemke, K. Cochrane, M. E. Savage, D.E. Bliss, T. Mattsson, and R. Redmer, Science 348, 1455 (2015).
  37. B.H. Cogollo-Olivo, S. Biswas, S. Scandolo, and J.A. Montoya, Phys. Rev. B 98, 094103 (2018).
  38. A.R. Oganov and C.W. Glass, J. Chem. Phys. 124, 244704 (2006).
  39. A.R. Oganov, A.O. Lyakhov, and M. Valle, Acc. Chem. Res. 44, 227 (2011).
  40. A.O. Lyakhov, A.R. Oganov, H.T. Stokes, and Q. Zhu, Comp. Phys. Comm. 184, 1172 (2013).
  41. C. J. Pickard and R. J. Needs, Nat. Phys. 3, 473 (2007).
  42. H.Y. Geng, H.X. Song, J. F. Li, and Q. Wu, J. Appl. Phys. 111, 063510 (2012).
  43. C. J. Pickard and R. J. Needs, Phys. Rev. Lett. 102, 125702 (2009).
  44. Y. Ma, A.R. Oganov, Z. Li, Y. Xie, and J. Kotakoski, Phys. Rev. Lett. 102, 065501 (2009).
  45. X.Wang, Y. Wang, M. Miao, X. Zhong, J. Lv, T. Cui, J. Li, L. Chen, C. J. Pickard, and Y. Ma, Phys. Rev. Lett. 109, 175502 (2012).
  46. J. Sun, M. Martinez-Canales, D.D. Klug, C. J. Pickard, and R. J. Needs, Phys. Rev. Lett. 111, 175502 (2013).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).