2026/01/01 by Wu Chen-Sheng, WU Chen-sheng, Guo Wen-Li +1
Biochemistry, Genetics and Molecular Biology · Engineering · Physics and Astronomy · #Advanced Chemical Physics Studies #Advanced Electron Microscopy Techniques and Applications #Advanced Materials Characterization Techniques
paper · doi:10.7498/aps.75.20260821
openalex publication_date 2026/01/01 · openalex created_date 2026/07/31 · openalex updated_date 2026/07/31
等离子体环境对嵌入其中的原子结构和原子参数具有显著影响，准确描述等离子体屏蔽效应是理解天体物理和实验室高能量密度物理中物质状态与演化规律的关键。基于单原子近似的等离子体屏蔽模型因其物理图像清晰、计算量可控，在等离子体诊断与模拟中被广泛应用。本文系统梳理了基于单原子近似的等离子体屏蔽模型及其在原子结构计算中的应用，以简并参数<i>Θ</i>和耦合参数<i>Γ<sub>ee</sub></i>为基本分类框架，沿两条理论脉络展开综述。第一条脉络以Thomas-Fermi（TF）模型为起点，涵盖从经典Debye-Hückel（DH）模型到考虑统计涨落的非广延修正DH模型、计入量子衍射效应的余弦屏蔽模型，以及基于无轨道密度泛函理论引入梯度修正和交换—关联效应的梯度修正屏蔽模型，展现了从理想等离子体向温稠密等离子体的理论拓展路径。第二条脉络以离子球模型为起点，从均匀电子密度离子球模型出发，到自洽求解电子密度空间分布的自洽离子球模型、解析离子球模型、两步Hartree-Fock-Slater模型，以及纳入价带束缚-自由连续结构屏蔽模型，体现了对强耦合等离子体中电子非均匀性和能带形成描述的逐步精细化。在此基础上，本文介绍了本课题组发展的两类模型及其在原子结构计算中的应用：（1）分区DH模型，通过空间分区策略修正标准DH模型的近程缺陷，并在类H至类C等多种等电子序列离子中建立跃迁能线移和振子强度随等离子体屏蔽强度变化的标度规律；（2）原子态相关等离子体屏蔽模型，通过引入能带电子贡献和非弹性散射过程对电子分布的影响，为从弱耦合到强耦合、从非简并到强简并的宽广等离子体参数区间提供统一的屏蔽理论框架。本文的工作旨在为读者提供一条理解基于单原子近似的等离子体屏蔽模型发展全貌的清晰线索，揭示各模型之间的内在联系与演化脉络，展示当前不同模型在原子结构及参数计算方面的应用情况，为等离子体原子结构计算中屏蔽模型的合理选择提供参考。