极低温度超高压强下纳米多晶镍塑性变形行为与机理的分子动力学研究

采用分子动力学方法研究了极低温度、超高压强条件下纳米多晶镍的塑性变形行为;利用共近邻分析(Common neighbor analysis, CNA)表征了纳米多晶镍的微观结构特征及其演化过程;结合广义层错能计算,揭示了超高压强对纳米多晶镍塑性变形机理的影响。结果表明:在0~300 K范围内,纳米多晶镍的强度随着温度的降低而提高,当温度从300 K降低到1 K时,屈服强度由2.9 GPa提高到5.1 GPa;超高压强能提高纳米多晶镍滑移开动的临界分切应力,改善位错分解与增殖的能力,进而导致其屈服强度随外界压强的升高而显著提高:当压强从0 GPa升高到10 GPa时,其屈服强度提高了44.8%。

固体氢在极端压强下的超导性能

氢元素在常压下具有最简单的晶体结构和物理性质。随着压强增加,氢单质发生相变,由绝缘体转变为金属,被称为金属氢。数值模拟表明,金属氢具有高温超导电性,因此,金属氢研究也被称为高压物理领域的“圣杯”课题。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对固体氢在极端高压(0.5~5.0 TPa)下的结构和超导电性开展了系统研究。研究结果表明:固体氢的高压相变序列为I4_(1)/amd→oC12→cI16;对于同一种结构,随着压强增加,电声耦合系数减小,费米面处电子态密度减小,特征振动频率增加,超导转变温度发生小幅变化;在2.0 TPa压强下,固体氢的超导转变温度高达418 K(库伦赝势经验值μ^(*)=0.10)。研究工作将为金属氢及其超导电性的后续理论和实验研究提供参考。