下载后可任意编辑密度泛函理论在金属中氢扩散讨论的应用: 概述摘要: 在讨论氢在金属氢化物的结构和动力行为中密度泛函理论已经成为了实验方法的有用的补充。本文回顾了密度泛函理论在氢和它的同位素在金属( 包括纯金属, 有序合金, 无序合金) 中扩散的应用。文中用了很多例子来阐明密度泛函理论如何被用来预测由活化输运和隧穿引起的跃迁的概率。这些方法能够被用于很多个间隙位。密度泛函理论用于间隙位氢原子在金属中例如钪中聚集在文章也有记述。1．介绍: 在近几年对于氢及其同位素在金属和其它固体, 或是金属氧化物的扩散的讨论中, 基于密度泛函理论的第一原理计算已经被作为传统实验方法的一种补充。这样的增长趋势同样发生在密度泛函理论在多相催化的影响[1]。很多书和综述都涵盖了密度泛函理论的基本原理[2-5].相比于其它理论工具, 密度泛函理论有很多的优点。它能够用于任意元素周期表里的原子组合的讨论; 它提供下载后可任意编辑了这些原子组合的基态的直接信息; 而且它能够非常精确地讨论凝聚态物质扩散和反应的机制。可是密度泛函理论有至少两点要注意的事项。首先就是能用密度泛函理论来计算的体系的大小相当大程度是受计算机计算能力限制的。其次, 密度泛函理论并不是确切的, 因为其中涉及了很多电子交换-关联效应的近似。因此, 综上所述, 确立我们的计算结果能精确到什么样的程度是很重要的。本文的目的是概述近期密度泛函理论在氢在金属中扩散行为的讨论。就如在下面第二部分所述, 这些方面的讨论集中在金属中氢的浓度很低, 氢的扩散是依赖活化跃迁。这部分根据结构复杂程度递增的顺序评述了有关三种材料的计算: 纯金属, 金属间化合物和无序合金。第三部分评述了密度泛函理论如何在隧穿效应对扩散的应用以及短程氢氢对对空位形成和聚集的讨论。2. 氢在低浓度下的活化扩散氢在金属中间隙位间的扩散在多种情况下是经过热激发的跃迁。在这样的情况下, 临近位置的跃迁率能够由过渡态理论很好描述。下载后可任意编辑下面关于氢扩散的计算是在低浓度氢的条件下而且假设氢的振动和固体的声子是分离的。依赖于温度的跃迁率, k, 能够表示为[7]其中在这个表示式里, f(x)=sinh x/x, 是氢原子在间隙位( 扩散过渡态) 的振动频率; Ea是经典活化能垒, 由间隙位和过渡态之间的能量差决定。方程 2 中包括了多次量化的 H 的振动能级。在温度足够低的情况下只有基态振动显著( 但并非低到扩散不经过活化跃迁发生) ,...
