Экситонный механизм плазменного фазового перехода: результаты первопринципной молекулярной динамики для плотных флюидов водорода и азота

by Илья Дмитриевич Федоров (ОИВТ РАН), Владимир Владимирович Стегайлов (ОИВТ РАН)

Thursday 14 Dec 2023, 11:00 → 13:00 Europe/Moscow

В наших работах было показано, что локализованные возбуждения отдельных электронов играют важную роль в процессе плазменного фазового перехода в плотном флюиде водорода [1-3]. Первопринципное моделирование формирования отдельного экситона (электрон-дырочной пары) и его распада при повышении температуры позволило описать практически все ключевые экспериментальные эффекты, детектируемые в процессе перехода молекулярного флюида водорода в плазму [3]. При этом описание процесса становится существенно неравновесным и кинетическим, а не термодинамическим. 
Таким образом удается дать интерпретацию наблюдаемого порогового характера процесса, большую детектируемую «удельную теплоту перехода», большого изотопического эффекта, а также объяснить существенный разброс в температурах и давлениях, которые рассматриваются как параметры плазменного фазового перехода. 
Перенос используемых методов на проблему перехода в плотном флюиде азота показал, что во флюиде азота наблюдаются совершенно аналогичные эффекты. При этом первые результаты первопринципной молекулярной динамики для экситона в плотном флюиде азота находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными [4]. 
В докладе будет представлен краткий обзор экспериментальных исследований, разобраны используемые в работе метод ROKS для описания возбужденного состояния в рамках теории функционала плотности и метод максимально локализованных функций Ваннье для анализа динамики электронных орбиталей. 

[1] Fedorov I.D., Orekhov N.D., Stegailov V.V. Nonadiabatic effects and excitonlike states during the insulator-to-metal transition in warm dense hydrogen // Phys. Rev. B. – 2020. – Т. 101. – №. 10. – С. 100101. 
[2] Федоров И.Д., Стегайлов В.В. Диссоциация экситонных состояний в разогретом плотном водороде // Письма в ЖЭТФ. – 2021. – Т. 113. – №. 6. – С. 392-398. 
[3] Fedorov I.D., Stegailov V.V. Exciton Nature of Plasma Phase Transition in Warm Dense Fluid Hydrogen: ROKS Simulation // ChemPhysChem. – 2023. – Т. 24. – №. 6. – С. e202200730.
[4] Jiang S. et al. Metallization and molecular dissociation of dense fluid nitrogen // Nature communications. – 2018. – Т. 9. – №. 1. – С. 2624.

Семинар будет проходить в режиме удаленного доступа на базе сервера ZOOM, ссылка на подключение: 

https://us06web.zoom.us/j/3853805150?pwd=VERsRXkzcW5IVEgyU2ZpVWlra0hwdz09&omn=83120036743

Идентификатор конференции: 385 380 5150
Код доступа: BibermanLM