下地幔地震波波速随压力的变化
(Wu Z Q, Justo J F and Wentzcovitch R M 2013 Phys.Rev. Lett. 110 228501 )
地震波波速在这个压力（深度）范围内会由于铁方镁石自旋态的影响发生异变。
另外，在下地幔中，随着深度的增加（越靠近地核或者说核幔边界）铁浓度随之增加，对于铁方镁石来说，其自旋转变的压力也会因Fe浓度的增加而增加，一半认为他们呈线性关系。了解铁方镁石中Fe2 高自旋向低自旋转变的压力，对于探测地球内部信息具有一定的指导意义。
当然，在下地幔含量最为丰富的含铁硅酸镁中同样存在这样的自旋态转变现象。
计算模拟出二价铁离子随地幔压力变化的“舞姿转换”规律
由于在自然界中几乎不可能获得真实下地幔中的矿物，实验上根据化学组分合成并模拟下地幔温压条件进行研究。
在理论上，科研工作者可以通过建立模型，进行其物性的计算模拟。
近日，中科院合肥物质科学研究院固体物理研究所科研人员，就通过理论计算模拟，得到了在铁方镁石中，Fe浓度（NFe/(NFe NMg)）在3.125%到100%（FeO）范围内Fe2 的自旋态转变压力。
图注：Fe2 自旋转变压力与Fe浓度变化关系以及理论与实验自旋转变压力汇总。空心点表示理论计算结果，实心点表示实验测量结果。
尽管之前也有很多的实验和理论工作对(Mg1-x,Fex)O中Fe2 的自旋转变压力进行了研究，但是实验和理论结果都较为分散。
科研人员采用杂化泛函（HSE）方法研究了铁方镁石随着压力的物性变化。研究发现，HSE计算的结果与实验结果较为吻合，尤其在高浓度部分能够得到与实验几乎相同的自旋转变压力变化率。而HSE在过渡金属的自旋态转变计算中也可能是一种很有效的计算手段。
来源：中国科学院合肥物质科学研究院
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