Ab initio расчеты квантовых эффектов в кристаллах инертных газов под давлением

Abstract

Представлены теоретические ab initio исследования квантовых эффектов в сжатых кристаллах инертных газов (КИГ) в модели К.Б. Толпыго, явно учитывающей деформацию электронных оболочек в дипольном приближении. С помощью динамической матрицы на основе неэмпирического короткодействующего потенциала отталкивания и интегрирования по точкам главного значения в зоне Бриллюэна рассчитываются энергия нулевых колебаний, среднеквадратичное смещение и температура Дебая в гармоническом приближении сжатых кристаллов Ne, Ar, Kr и Xe с ГЦК-решеткой. Полученная барическая зависимость температуры Дебая находится в хорошем согласии с имеющимся экспериментом для Ne. Анализируется роль нулевых колебаний в термодинамике всего ряда КИГ, в частности в выполнении критерия плавления Линдемана.

Представлено теоретичні ab initio дослідження квантових ефектів у стиснених кристалах інертних газів (КІГ) у моделі К.Б. Толпиго, що явно враховує деформацію електронних оболонок у дипольному наближенні. За допомогою динамічної матриці на основі неемпіричного короткодіючого потенціалу відштовхування та інтегрування за точками головного значення в зоні Бріллюена розраховано енергію нульових коливань, середньоквадратичне зміщення та температура Дебая в гармонічному наближенні стиснених кристалів Ne, Аr, Kr і Xe з ГЦК-граткою. Отримана барична залежність температури Дебая добре узгоджується з наявним експериментом для Ne. Аналізується роль нульових коливань у термодинаміці всього ряду КІГ, зокрема у виконанні критерію плавлення Ліндемана.

Theoretical ab initio studies of quantum effects for compressed rare-gas crystals (RGC) by using K.B. Tolpygo′s model taking into account the deformation of electron shells in dipole approximation are represented. The energy of zero-point vibrations, mean-square displacement, and the Debye temperature for compressed hcp-Ne, -Ar, -Kr, and -Xe are calculated in harmonic approximation by using a dynamic matrix based on nonempirical short-range repulsion potential as well as the integration by the points of the principal value in the Brillouine zone. The resulted pressure dependence of the Debye temperature is in a good agreement with the experiment for Ne. The role of zero-point vibrations in the thermodynamics of the entire series of rare-gas crystals and, in particular, in the validity of the Lindeman melting criterion has been analyzed.