Применение модели погруженного атома к жидким металлам. Жидкий натрий

Методика расчета потенциала погруженного атома (ЕАМ) для жидкого металла, использующая дифракционные данные о структуре вблизи от температуры плавления, применена для натрия. При подборе параметров потенциала ЕАМ использованы данные о структуре натрия при $378$, $473$ и $723$ К, а также термодинамические свойства натрия при давлениях до $96$ ГПа. При использовании метода молекулярной динамики (МД) и потенциала ЕАМ удается получить хорошее согласие с опытом по структуре, плотности и потенциальной энергии жидкого металла вдоль изобары $p \cong 0$ при температурах до $2300$ К, а также вдоль ударной адиабаты до давления $\sim100$ ГПа и температуры $\sim30 000$ К. Температура плавления модели ОЦК натрия с потенциалом ЕАМ равна $358 \pm 1$ К и близка к реальной. Расчетный модуль всестороннего сжатия при $378$ К близок к фактическому. Коэффициенты самодиффузии при изобарном нагревании возрастают с температурой по степенному закону с показателем $1.6546$. Рассчитаны значения давления, энергии, теплоемкости и температурного коэффициента давления в широком интервале плотностей. При сжатии до $45$–$50$% от нормального объема происходит изменение структуры жидкости, при котором появляются атомы с небольшим радиусом первой координационной сферы $(\sim2.1$ Å) и низким координационным числом, образующие связные группы (кластеры). Концентрация их растет при уменьшении объема и повышении температуры. Этим атомам отвечает предпик парной корреляционной функции, высота которого растет при нагревании. В области изменения структуры давление убывает при изохорном нагревании по типу аномалии воды.