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Estructura y Dinámica en Hierro Líquido a Alta Presión y Temperatura. Un estudio de los primeros principios

JGR Solid Earth. Volume 128, Issue 2
Luis E González y David J González (UVa)

Hemos estudiado la evolución de las propiedades estructurales y dinámicas del Fe líquido en función de la presión para 11 estados termodinámicos cercanos a la línea de fusión. El rango de presión considerado va desde la presión ambiental hasta los 323 GPa, y el estudio se ha realizado mediante la técnica de dinámica molecular ab-initio. La concordancia entre la estructura estática calculada y los datos experimentales disponibles es muy buena, incluidos detalles como un segundo pico asimétrico, que permanece en la mayor parte de todo el rango de presión y sugiere un orden icosaédrico local significativo de corto alcance en el líquido. La estructura dinámica se estudia a través de las características de las fluctuaciones de densidad que se propagan y las corrientes de partículas longitudinales y transversales asociadas. Las relaciones de dispersión transversal exponen dos ramas de modos para todas las presiones, cuyo rango de aparición se analiza y se pone en conexión con la estructura de doble pico de los espectros de Fourier de las funciones de autocorrelación de velocidades. También hemos investigado la existencia de huellas dactilares de modos de excitación acústica transversal en el factor de estructura dinámica para los estados de alta presión similares a los observados en los datos de intensidad de dispersión de rayos X inelásticos de Fe líquido a presión ambiental. La densidad electrónica de estados calculada muestra que con el aumento de la presión se produce un ensanchamiento de la banda de conducción junto con una disminución de la importancia de la polarización del espín. Finalmente, también informamos los resultados de los coeficientes de transporte como la autodifusión, la viscosidad de cizallamiento y la velocidad del sonido adiabático, que se comparan con los datos experimentales disponibles.