以第一原理計算研究對地球物理重要之複雜氧化物(1/3)

我們提出此三年計劃，使用第一原理計算的方法，研究對地球物理重要的複雜氧化物，包括其原子及電子節構、磁性、彈性、及熱力學性質。本計劃將著重兩種不同類型的材料，如下所述。本計畫研究的第一類材料為含鐵碳酸鎂在高壓下的性質。碳是對地球生態系統最重要的元素，全球碳循環也是一項高度跨領域的研究課題。當今我們已對地表碳循環有相當瞭解，但對地球深部碳循環卻相當陌生。然而，全球可能有超過90% 的碳儲存在地球內部。目前已有實驗指出含鐵碳酸鎂是地球深部的儲碳礦物，不巧的是，含鐵碳酸鎂在高壓下的行為十分複雜，亟須理論工作協助瞭解，同時也可藉此研究的成果建構更精確的地球深部碳循環圖像。本計畫研究的另一類材料為鐵鈷正矽酸鹽在高溫高壓下的性質。含鐵正矽酸鎂為上地函主要成份，其節構相變直接導致地震波在地函中不連續的行為。有趣的是，正矽酸鐵，正矽酸鈷，以及含鐵正矽酸鎂受壓時發生的節構相變卻大不相同。我們希望研究正矽酸鈷在高溫高壓下的熱力學性質，也同時希望此研究能讓我們更瞭解正矽酸鹽礦物在行星內部形成方式的細節。