材料高壓相變的理論模擬研究進展

瞿 潔，陳麗敏，李 俊，季培成，謝國治

南京郵電大學電子與光學工程學院微電子學院，江蘇 南京 210003

近些年來，材料的計算機模擬設計技術日益受到大眾的重視，是由于固體物理、量子化學、統計力學、計算數學等相關學科在理論基礎和方法上的深入發展，為微觀材料的結構設計提供了良好的理論基礎。目前，研究物質在高壓下的物理行為是計算材料設計的熱點之一。高壓可引起物質內部之間的相互作用，從而產生許多物質在常壓下難以觀察到的物理現象，是探尋具有新奇性質的新型材料的重要來源。

盡管近年來高壓實驗技術一直在發展，并且克服了許多難題，但仍然存在許多局限性。一方面，科學家研究的材料越來越復雜，現有的實驗方法難以實現，并且高精度的原位測量技術也有待完善；另一方面，高昂的實驗成本與代價讓人望而卻步。所以，對材料在高壓條件下進行模擬計算方面的研究不僅是促進理論發展的原因，也是實驗工作方面的迫切需求。

隨著計算機的發明，在20世紀50年代，材料的計算機模擬設計技術這一思想被提了出來，而前蘇聯在此初期就進行了關于無機化合物的計算機預報以及合金設計等相關研究。這一技術使得多年前在數學計算和數據分析中僅靠人力無法解決的問題得到了解決。同時，科學的測量儀器的發展促進了定量測量水平的提高，為理論模擬設計提供了實驗數據的支持。由于通過實驗測量來研究高壓下晶體的微觀結構和性質仍然是一項具有挑戰性的任務。……