Первопринципные расчеты уравнений состояния фосфидов железа придавлениях ядра земли

Инербаев Т.М.; Базарбек А.Б.; Сагатов Н.Е.; Акилбеков А.Т.

doi:10.32523/2616-6836-2020-130-1-44-49

Инд. авторы:	Инербаев Т.М., Базарбек А.Б., Сагатов Н.Е., Акилбеков А.Т.
Заглавие:	Первопринципные расчеты уравнений состояния фосфидов железа придавлениях ядра земли
Библ. ссылка:	Инербаев Т.М., Базарбек А.Б., Сагатов Н.Е., Акилбеков А.Т. Первопринципные расчеты уравнений состояния фосфидов железа придавлениях ядра земли // Вестник Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Серия Физика. Астрономия. - 2020. - № 1. - С.44-49. - ISSN 2616-6836. - EISSN 2663-1296.
Внешние системы:	DOI: 10.32523/2616-6836-2020-130-1-44-49; РИНЦ: 43152900;
Реферат:	rus: В данной работе методами компьютерного моделирования исследуютсяуравнения состояния фосфида железа при давлениях, соответствующих условиям ядраЗемли. Рассмотрены две структуры Fe2P симметрии Pnma и P-62m и две структурыFe3P с симметрией решетки I-4 и Cmcm. Для каждой рассмотренной кристаллическойрешетки построено уравнение состояния P(V) без учета термических эффектов и давленийдо 200 ГПа. Расчеты уравнений состояния проведены с учетом и без учета магнитногоупорядочения в рассмотренных соединениях. Показано, что магнитный порядок сильно влияетна поведение функций P(V) в области низких давлений для кристаллов Fe2P-Pnma и Fe3P-I-4. Такая зависимость хорошо коррелирует с рассчитанной зависимостью магнитного моментарассмотренных соединений в зависимости от давления. Также исследована относительнаястабильность рассмотренных структур. Показано, что в пределе пренебрежения термическимиэффектами решетка Fe2P-Pnma является более стабильной во всем диапазоне рассмотренныхдавлений. Структура Fe3P-I-4 является более стабильной в области низких давлений, ипереход в фазу Fe3P-Cmcm происходит при давлении 25 Гпа eng: In this article, the equations of the state of iron phosphide at pressures corresponding to the conditions of theearth’s core are studied using computer modeling methods. Two Fe2P structures of Pnma and P-62m symmetry and two Fe3Pstructures with I-4 and Cmcm lattice symmetry are considered. For each considered crystal lattice, the equation of state P(V)is constructed without taking into account thermal eﬀects and pressures up to 200 GPA. Calculations of the equations of statewere carried out with and without taking into account the magnetic ordering in the considered compounds. It is shown thatthe magnetic order strongly aﬀects the behavior of the P(V) functions in the low pressure region for Fe2P-Pnma and Fe3P-I-4crystals. This dependence correlates well with the calculated dependence of the magnetic moment of the considered compoundsas a function of pressure. The relative stability of the considered structures is also studied. It is shown that the Fe2P-Pnmalattice is more stable over the entire range of the considered pressures in the limit of neglect of thermal eﬀects. The Fe3P-I-4structure is more stable in the low pressure region and the transition to the Fe3P-Cmcm phase occurs at a pressure of 25 GPA.
Ключевые слова:	первопринципные расчеты; квантово-химическое моделирование; минерал; магнитный момент; уравнение состояния; Iron phosphide; Earth's core; First principle calculations; quantum chemical modeling; mineral; magnetic moment; equation of state; Темiр фосфидi; жер ядросы; ядро Земли; фосфид железа; күй теңдеуi; магниттiк момент; кванттық-химиялық моделдеу; алғашқы принциптi есептер;
Издано:	2020
Физ. характеристика:	с.44-49
Цитирование:	1. Литасов К.Д., Шацкий А.Ф. Современные представления о составе ядра Земли// Геология и геофизика.-2016. -T.57. № 1. - С. 31-62. 2. Литасов К., Попов З., Гаврюшкин П., Овчинников С., Федоров А. Первопринципные расчеты уравненийсостояния и относительной стабильности карбидов железа при давлениях ядра земли // Геология и геофизика.- 2015. - Т. 56. - № 1-2. - С. 214-223 3. Пущаровский Д.Ю., Пущаровский Ю.М. Состав и строение мантии Земли. Наука о Земле // Соросовскийобразовательный журнал. - 1998. - № 11. - С. 111-119. 4. Allegre C.J., Poirier J.P., Humler E. and Hofmann A. The chemical composition of the Earth // Earth and Planetary Science Letters. - 1995. - Vol. 134. - P. 515-526. 5. Mc Donough W., Sun S. The composition of the Earth // Chemical Geology. - 1995. - Vol. 120. - P. 223-253. 6. Li J., Fei Y. Experimental constraints on core composition, in The Mantle and Core // R. Carlson ed. Elsevier. -2003. -Vol.2. - P. 521-546. 7. Edward E., Nicolas G. Abundances of the elements: Meteoritic and solar // Geochimica et Cosmochimica Acta. -1989. - Vol.53. - P. 197-213. 8. Zhang Y., Yin Q. Carbon and other light element contents in the Earth's core based on ﬁrst - principles moleculardynamics // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2012. - Vol. 109. - P. 19579-19583. 9. Belonoshko A., Lukinov T., Rosengren A., Bryk T., Litasov K. Synthesis of heavy hydrocarbons at the core - mantleboundary // Scientiﬁc Reports. - 2015. - Vol. 5. - № 1. - P. 18382-18387. 10. Miettinen J., Vassilev G. Thermodynamic Description of Ternary Fe-X-P Systems. Part 6: Fe-Ni-P // Journal of Phase Equilibria and Diﬀusion. - 2014. - Vol. 36. - № 1. - P. 78-87. 11. Belonoshko A., Ahuja R. and Johansson B. Quasi-Ab Initio Molecular Dynamic Study of Fe Melting // Physicalreview letters. - 2000. - Vol. 84. - P. 3638-3641 12. Alfe D., Gillan M., Price G. Composition and temperature of the Earth's core constrained by combining ab initiocalculations and seismic data // Earth and Planetary Science Letters. - 2002. - Vol. 195. - № 1-2. - P. 91-98. 13. Dera P., Lavina B., Lauren A., Borkowski and etc. High pressure polymorphism of Fe2P and its implications formeteorites and Earth's core // Geophysical Research Letters. - 2008. - Vol. 35. - P.10301-10306. 14. Ziyuan Z., Lulu L., Shoutao Zh., Tong Y., Fei L. and Guochun Y. Phase diagram, stability and electronic propertiesof an Fe-P system under high pressure: a ﬁrst principles study // Royal society of chemistry Advances. - 2017. -Vol. 7. - P.15986-15991.