同位素氢分子离子高压下状态研究

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1、分类号：O521单位代码：10183研究生学号：2015932028密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）同位素氢分子离子高压下状态研究Studyonthestateofisotopichydrogenmolecularionunderhighpressure作者姓名：樊先娟专业：凝聚态物理研究方向：计算高压物理指导教师：包括教授培养单位：物理学院2018年5月同位素氢分子离子高压下状态研究Studyonthestateofisotopichydrogenmolecularionunderhighpressure作者姓名：樊先娟专业名称：凝聚态物理指导

2、教师：包括教授学位类别：理学硕士论文答辩日期：2018年5月27日中文摘要同位素氢分子离子高压下状态研究作者：樊先娟指导教师：包括教授专业：凝聚态物理氘组成的氘分子离子（D++2）和氚组成的氚分子离子（T2）是常见的星际物质及恒星和巨行星可能的组成物质。了解它们高压下的状态，对星际物质研究、巨行星、恒星研究有重要价值。分子束缚模型可以用于高压下物质体系的研究，可以模拟原子和分子压力下的很多特性，并提供重要的数据和物理图像。本文所用的盒子模型是通过改变盒子的几何形状模拟不同的压力环境，并可以通过内部分子参数的变化给出诸多与之对应的宏观相关现象，本模型能很好的

3、给出压力对D++2和T2体系的影响。以往的研究往往忽略了原子核的运动，但对氢及其同位素，由于原子核质量小也具有明显的量子效应，本文的波函数中充分考虑了原子核的运动，把D++2和T2作为一个三体问题进行研究，通过变分蒙特卡罗方法(VMC)和扩散蒙特卡洛方法(DMC)计算了氢同位素分子离子的基态部分性质。通过计算模拟我们发现：1.D++2和T2体系的原子核的动能虽然很小，但在研究同位素效应情况下是不能忽略的。D++2和T2体系的电子动能与1/V（V是椭球盒子体积）之间近似成线性关系；考虑原子核的运动后，相同的束缚条件下得到的基态能量、压力、平衡键长均有增加。2

4、.T++++2比D2更重的原子核使得T2比D2体系的基态能量、电子动能微微偏小，在相同的束缚条件下，T++++2的键长比D2的键长稍微偏大。但T2比D2体系的原子核的动能明显偏小，相差33%左右。这些都是由T+2更重的原子核带来的同位素效应，而且同位素效应在原子核的动能上表现更为明显。3.D+2所在的椭球盒子中，半长轴与半短轴的比值在密度分别为0.07-0.09mol/cm3，0.14-0.18mol/cm3时出现两次突变，在相应的密度范围内原子核间的势能变化趋势也发生了两次变化，表明随着压力增加D+2发生两次相变。I关键词：高压，蒙特卡洛，零点运动，D+

5、+2，T2IIAbstractStudyonthestateofisotopichydrogenmolecularionunderhighpressureAuthor：FAN,XianjuanSupervisor:Prof.BAO,KuoMajor:CondensedMatterPhysicsDeuteriumhydrogenmolecularions(D+2)composedofdeuteriumandtritiumhydrogenmolecularions(T+2)composedoftritiumarecommoncomponentsofinters

6、tellarmatterandstarsandgiantplanets.Understandingtheirstateunderhighpressureisofgreatvaluetointerstellarmatterresearch,giantplanetsandstarresearch.Themolecularbindingmodelcanbeusedtostudythematerialsystemunderhighpressure.Itcansimulatemanycharacteristicsunderthepressureofatomsandm

7、oleculesandprovideimportantdataandphysicalimages.Theboxmodelusedinthispaperistosimulatethedifferentpressureenvironmentbychangingthegeometryofthebox,andcangivemanycorrespondingmacroscopicphenomenacorrespondingtotheinternalmolecularparameters.Thismodelcangiveagoodeffectonthepressure

8、ontheD++2andT2systems.Previousstu