Calculation of an effective three-ionic interactions potential in metallic hydrogen
计算了金属相氢的双质子和三质子相互作用势。不可约的三质子相互作用被证明是必不可少的金属氢结构的发展。讨论了快淬金属体系结构中三离子相互作用的可能表现形式。非晶态金属的存在与非晶化前沿穿过液态金属时在非平衡条件下的三离子相互作用的表现有关。
2000-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Phonons of metallic hydrogen with quantum Monte Carlo
我们描述了一个简单的方案，执行声子计算与量子蒙特卡罗（QMC）方法，并证明它对金属氢。由于金属氢的能量和长度尺度，以及QMC方法固有的统计噪声，计算力常数的传统方式是昂贵的。我们表明，我们的替代方法是近100倍更有效地解决所需的力常数计算的声子谱的谐波近似。这只需要计算原子力，就像传统的方法一样，否则很少或根本不需要程序修改。
2022-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Conductivity and Dissociation in Metallic Hydrogen: Implications for Planetary Interiors
液态金属氢（LMH）是近年来在静态压缩和高温条件下在实验台上制备的。在这里，我们报告的光学反射率的LMH在1.4-1.7毫巴的压力区域的研究和使用Drude自由电子模型，以确定其光学电导率。我们发现金属氢的静态电导率为11，000 - 15，000 S/cm。需要大量的解离分数来最好地拟合所观察到的反射率的能量依赖性。在我们的实验条件下，LMH主要是原子和简并的，而不是主要的分子。我们确定了等离子体频率和光学电导率。性质被用来分析富氢行星的行星结构，如木星。
2017-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Noble-Gas Solubility in Solid and Fluid Metallic Hydrogen
Chulalongkorn University（朱拉隆功大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）
研究了在500GPa压力下惰性气体在金属氢中的热力学稳定性，发现固态金属氢中惰性气体溶解度低，而液态氢中较重惰性气体可溶解，揭示了巨行星内部惰性气体分异的微观机制。
2026-04-03 cond-mat.mtrl-sci
A note on the metallization of compressed liquid hydrogen
我们研究了液态氢中的分子-原子跃迁，因为它与金属化有关。从第一性原理分子动力学得到对势，并与二次响应得到的对势进行比较。这些结果提供了在极端条件下共价键的性质的洞察。基于这种分析，我们构建了一个示意性的解离金属化相图，并建议实验方法，应显着降低实现难以捉摸的金属相的氢所需的压力。
2009-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Metastable Ultracondensed Solid Hydrogenous Materials
本文的主要目的是刺激理论预测如何保留亚稳含氢材料在高压P释放到周围环境。在140 GPa和有限温度T下，在流体中制备了超凝聚金属氢。这里的术语金属意味着量子力学简并。在5.5K下，在495GPa的估计压力下制备了超冷凝氢的单个样品。这个样品是固体还是液体还有待确定。这些结果意味着对金属氢的长期探索可能会在相对不久的将来结束。由于对金属氢的探索几十年来一直是高压研究的主要驱动力，因此一个合乎逻辑的问题是，未来高压研究中是否会出现另一个与该探索规模相当的研究方向。一种可能性是在将P和T释放到环境中时保留亚稳固体金属氢和其它含氢材料。如果含氢材料在释放时能够亚稳地保留在固体中，这些材料将成为科学研究和技术应用的一类新材料。本文简要回顾了金属氢的合成，亚稳固体金属H和其他含氢材料在室温下的潜在技术应用，并发表了实验和理论结果，作为过去亚稳相所取得的成就的一般背景，这表明了未来可能取得的成就。
2017-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Low temperature phase diagram of hydrogen at pressures up to 380 GPa. A possible metallic phase at 360 GPa and 200 K
文献1在室温下发现了氢的两个新相：220 GPa以上的IV相和~270 GPa以上的V相。在P~360GPa，T <200K时，我们发现了一个新的VI相.该相可能是金属的，如以下从无特征的拉曼光谱，电阻的强烈下降，以及没有光电导响应。我们研究了氢在低温下的拉曼光谱，红外吸收，和电气测量的压力高达380 GPa的帮助下，并建立了一个新的相图的氢。
2016-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of novel electronic, optical, mechanical and thermal properties of metallic hydrogen at 495 GPa
原子金属氢已在实验室中在高压和低温下产生，促进了对其不同性质的进一步研究。然而，纯粹的实验方法是不可行的，因为在生产和保存亚稳相的极端要求。本文采用第一性原理计算对495 GPa下$I4_1/amd$氢的电子、光学、力学和热学性质进行了系统的研究。计算了$I4_1/amd$氢的电子结构和介电函数，验证了氢的金属性。由带内和带间跃迁计算的等离子体总频率为33.40 eV，与实验结果吻合良好。研究了其弹性稳定性和声速等力学性能。$I4_1/amd$氢的机械稳定性受剪切模量而不是体积模量的限制，并且高杨氏模量表明$I4_1/amd$氢是刚性材料。在研究了晶格振动性质之后，我们研究了晶格非谐性和晶格非谐性以理解金属氢的热行为。最后计算了$I4_1/amd$氢的晶格热导率，沿$x$和$z$方向分别为194.72 W/mK和172.96 W/mK.以金属氢为例，我们证明了第一性原理计算可以成为一种改变游戏规则的解决方案，以了解极端条件下的各种材料特性。
2018-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Electric field induced nucleation: An alternative pathway to metallic hydrogen
引入电场诱导形核作为实现氢的金属相的可能机制。解析表达式推导的成核概率的热和量子成核的材料参数，温度和所施加的字段。我们的研究结果表明，绝缘体-金属转变可以驱动的电场在一个合理的温度范围内，并在更低的压力比目前的范例P > 400 GPa。静态和振荡领域被认为是和实际实施进行了讨论。
2011-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Metallic spintronic nanofilm as a hydrogen sensor
我们研究了钯钴双层薄膜在大气压下充氢的响应。我们发现，氢的钯层的吸收的结果在窄化和移动的铁磁共振线的材料。我们解释所观察到的现象，从减少自旋泵效应和钴膜的磁各向异性通过界面效应的变化。谐振频率或场的偏移最容易检测。我们利用它来证明双层膜作为氢传感器的功能。
2013-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Drivers of chemical diffusion of hydrogen in the thin transition metallic glass V80Zr20
提出利用光学透射法同步获取金属玻璃薄膜中氢浓度时空分布，测定浓度依赖的扩散系数与活化能，并揭示其与晶体钒薄膜的差异及理论意义。
2025-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen atom/molecule adsorption on 2D metallic porphyrin: A first-principles study
氢是一种在新能源如燃料电池中有应用前景的元素。这种应用的一个关键问题是储存氢。而且，为了提高存储容量，理解氢与可能的存储材料之间的相互作用机制至关重要。本文采用密度泛函理论（DFT）模拟研究了H/H $_2$在中心含一个过渡金属的二维金属卟啉上的吸附机理。我们的研究结果表明，H（H $_2$）的吸附机理是化学吸附（物理吸附）。嵌入钒或铬原子的二维卟啉对氢原子的最大吸附能为$-3.7$ eV。我们的结果还揭示了上$-0.43$ e向化学吸附的H原子的电荷转移。与此相反，分子氢的最大吸附能计算为$-122.5$毫电子伏嵌入钪原子的二维卟啉。此外，电荷转移是最小的物理吸附。最后，我们还确定了单轴应变对二维金属卟啉的吸附性质的影响最小。
2023-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Metallic Hydrogen Sublattice and Proton Mobility in Copper Hydride at High Pressure
用高压核磁共振谱、X射线衍射和从头算研究了Cu 2 H和CuH的原子和电子结构。在40 GPa的压力下合成金属Cu 2 H，在90 GPa下合成半金属CuH，发现其稳定性高达160 GPa。实验和计算表明，在Cu 2 H中形成金属1H-亚晶格以及~10-7 cm 2/s的高1H迁移率。Cu 2 H和FeH数据的比较表明，偏离费米气体的行为，导电氢网络的形成和高1H迁移率可能是金属氧化物的共同特征。
2020-04-08 cond-mat.mtrl-sci
A First-order Phase Transition to Metallic Hydrogen
氢的绝缘体-金属相变是凝聚态物理中最突出的问题之一。现在预测高压金属相从T=0 K到非常高的温度是液态原子。我们在1.1-1.7毫巴和2200 K的温度范围内对热重氢的光学性质进行了测量。我们观察到一级相变伴随着金属的透射率和反射率特性的变化。这种转变的相线具有与所谓的等离子体相变理论一致的负斜率。
2015-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Pressure induced Hydrogen-Hydrogen interaction in metallic FeH revealed by NMR
氢在金属氧化物中的行为是理解其电子性质的关键。到目前为止，还没有实验方法来访问这些属性超过100 GPa，高Tc超导出现。在这里，我们提出了一个1H-NMR研究立方FeH高达200 GPa。我们观察到64和110 GPa之间的理想金属行为，这表明压力诱导的H-H相互作用的明显偏差。伴随的从头计算支持这一解释，因为它们揭示了电子密度的插入子晶格的形成，这增强了氢对费米能级的电子态密度的贡献。这项研究表明，压力诱导的H-H相互作用可以发生在金属超导体在更低的压缩和更大的H-H距离比以前认为，并刺激在寻找新的高温超导体的替代途径。
2019-02-08 cond-mat.mtrl-sci
The influence of hydrogen on the electronic structure in transition metallic glasses
本研究利用硬X射线光电子能谱和ab initio密度泛函理论，揭示了氢在二元过渡金属玻璃V$_{80}$Zr$_{20}$中诱导的$s$-$d$杂化能态形成，并通过实验与理论计算证实了其对光学吸收和电阻率的显著影响。
2024-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Plasmonic enhancement of molecular hydrogen dissociation on metallic magnesium nanoclusters
光驱动等离子体增强金属催化剂上的化学反应是实现高选择性和高效化学转化的有前途的策略。等离子体激元催化剂材料的研究传统上集中在后过渡金属如Au、Ag和Cu上。近年来，人们对一组地球上丰富的元素如Mg的等离子体特性越来越感兴趣，这些元素表现出有趣的氢化化学，在储氢方面具有潜在的应用。本工作采用含时密度泛函紧束缚和密度泛函理论计算方法研究了一组含2057个原子的金属镁纳米团簇的光学、电子和催化性质。我们的研究结果表明，镁纳米团簇能够产生高能量的热电子的能量高达4 eV。通过电子结构分析，我们发现这些超热电子与物理吸附的氢分子的电子态在能量上是一致的，超热电子占据氢分子的电子态可以促进氢的解离反应。我们还发现，逆反应，金属镁上的析氢，可以潜在地促进热电子，但遵循不同的机制。因此，从理论的角度来看，镁纳米团簇显示出非常有前途的行为，其用于光促进储存和释放氢。
2021-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Structure, hydrogen bond dynamics and phase transition in a prototypical ionic liquid electrolyte
离子液体（IL）作为下一代混合固体锂离子电池的可能电解质引起了人们的广泛兴趣。然而，对离子液体的熔融转变、扩散、氢键网络的强度和结构等性质的研究还很薄弱。本文对一种典型的离子液体[TEA][NTf 2]进行了~ 2 H NMR研究。我们表明，动态熔融发生通过一个动态的非均相稳定之间的223-277 K和过渡过程的特点是由两个标准的摩尔焓变化，表明熔融的多阶段性质。自旋弛豫分析允许确定的几何形状，利率和能量的IL流动性在固体和液体状态。我们比较这些属性与以前报道的数据[TEA][OTf]和[TEA][OMs] IL共享阳离子，但具有不同强度的阴离子。研究结果表明，阴、阳离子间的氢键越强，固液相变焓越低，翻滚运动的活化能垒越高，天平动运动的振幅越小。
2021-12-06 cond-mat.mtrl-sci
A quantum fluid of metallic hydrogen suggested by first-principles calculations
一般认为，固态氢在足够高的压力下会转变成金属碱类晶体。然而，一些理论模型也表明，压缩氢可能在低温下形成不寻常的双组分（质子和电子）金属流体，甚至可能是零温液体基态。这些新的物质状态的存在取决于熔化温度与压力曲线（“熔化线”）中存在的最大值。以前的测量氢熔体线的压力高达44 GPa导致有争议的结论，关于这个最大值的存在。在这里，我们报告从头计算，建立熔体线高达200 GPa。我们预测，在分子间相互作用的微妙变化导致的熔点线以上90 GPa的下降。这意味着，当固体分子氢被压缩时，它在成为单原子晶体之前会转化为低温量子流体。新出现的氢及其同位素的低温相图与熟悉的3He和4He相类似，3He和4He是唯一已知的零温液体，但氢中存在的长程库仑相互作用和大组分质量比将确保显着不同的性质
2004-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Nuclear Quantum Effects and Nonlocal Exchange-Correlation Functionals Applied to Liquid Hydrogen at High Pressure
利用第一性原理分子动力学方法，研究了液氢分子离解附近的核量子效应（NQE）和非局域交换关联密度泛函（DF）的影响。NQE强烈影响分子内性质，如键的稳定性，因此是解离过程的重要组成部分。此外，通过包括占自相互作用误差或色散相互作用的DF，我们发现分子解离和金属化的更好的描述比以前的研究基于经典质子和/或本地或半本地DF。我们获得了良好的协议与实验测量的光学性质沿预压缩Hugoniots，虽然我们仍然发现一阶液体-液体在低温下的转变，过渡压力增加了超过100 GPa。
2013-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the excess specific heat in metallic glass forming liquids
我们报告了一系列金属玻璃形成液体的超额比热。发现在玻璃化转变温度Tg处相对于玻璃的超额比热是恒定的并且接近于，其中R是气体常数。在典型的Pd40Ni10Cu30P20金属玻璃形成液体中，过量比热与温度无关。建立了过量比热的定量描述。原子的平移扩散是过剩比热的来源。研究结果为理解金属玻璃的玻璃化转变提供了基础。
2011-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Liquid-to-liquid phase transition underlying the structural crossover in a supercooled metallic liquid
在玻璃形成液体中存在的“交叉区域”长期以来被认为是一种普遍现象，与玻璃化转变一样重要。交叉行为的一个潜在起源是液-液相变（LLPT）。尽管LLPT被认为存在于所有形式的液体中，但其结构证据，特别是在过冷液体中，是稀缺的，难以捉摸的，并且在许多情况下是有争议的。在过冷液体中寻找LLPT的一个关键挑战是冷却过程中结晶的干扰。结晶诱导主要的结构变化，这可能压倒并因此掩盖与LLPT相关的更微妙的变化。在这里，我们报告的金属玻璃形成液体（Zr57Nb5Al10Cu15.4Ni12.6），在~1000 K，温度远低于液体的熔化温度和150 K以上的结晶温度，在液体结构中显示出明显的变化的原位无容器同步加速器研究的结果。结构转变的特征在于低于转变温度的短程有序和扩展有序的增长，并且伴随着密度的同时变化。这些数据提供了强有力的证据LLPT在过冷金属液体，特别是在最近的计算机模拟研究。在金属液体中发现的LLPT支持了越来越广泛的观点，即LLPT可能是各种液体的共同特征。
2015-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio investigation on the experimental observation of metallic hydrogen
本文用\emph{ab initio}方法对氢在$\sim$ 500 GPa下的光谱进行了理论研究。在C2/c-24、Cmca-12、Cmca-4和I41/amd四种最具竞争力的结构中，只有I41/amd原子相能较好地解释最近的实验结果，而电子-声子相互作用（EPIs）起着至关重要的作用。由于晶格振动的非谐效应（AHEs）是不可忽略的，但不足以解释实验观察到的反射率的温度依赖性。在2 eV处反射率的下降不是由于金刚石的带隙减小或带间等离子体激元引起的，而很可能是由于金刚石中的缺陷吸收。这些结果为近期实验实现金属氢提供了理论支持。强的EPI和不可忽略的AHE也强调了在未来的研究中对电子和原子核进行量子处理的必要性。
2018-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Comment on Observation of the Wigner-Huntington transition to metallic hydrogen
Dias和Silvera（DS）最近的一篇论文报道了在5.5和83 K下在495 GPa下在金刚石压砧单元中产生金属氢。这一结果对能源和火箭技术具有重要影响。在这里，我们认为，所提出的（非常稀缺）的结果是矛盾的实验描述，使他们的主张不支持实验。此外，所提出的影响是高度投机性的，使这篇论文对广大读者来说非常混乱。阐明的索赔和相关的影响是重要的，建立一个连贯的画面，目前正在出现的结果，在各个层次的理论计算和实验研究，采用静态和动态压缩技术。毫无疑问，氢在高压下金属化。但这并不意味着所有关于立即达到这种状态的说法都是有效的。科学界希望了解氢在什么条件下金属化，导电状态的性质及其特性（例如超导性）。在这里，我们认为，所提供的数据并没有提供任何可靠的信息。
2017-02-13 cond-mat.mtrl-sci
High Temperature Equation of State of Metallic Hydrogen
对液态金属氢的物态方程进行了数值求解。研究是在这样的温度下进行的，这既符合地球上产生金属氢的实验条件，也符合太阳系巨行星（如木星和土星）核心的条件。假设氢处于原子状态，其所有电子都是集体化的。应用电子与质子相互作用中的微扰理论，确定了金属氢的热力学势。电子子系统被认为是在随机相位近似的交换相互作用和相关的电子在局域场近似。在硬球近似中考虑了质子间的相互作用。计算了金属氢在零阶、二阶和三阶微扰理论项下的热力学特性。三阶项被证明是相当必要的，在适度的高温和密度，虽然它是比二阶项小得多。金属氢的热力学势是密度和温度的单调递增函数。在地球上产生金属氢的条件所特有的温度和压力的压力值与金属氢的发现者报道的相应值高度准确地一致。发现存在金属氢液相的温度和密度范围。
2016-02-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Manyparticle interactions and local structure of the metallic hydrogen at zero pressure
在电子气能量对电子-离子相互作用势进行三级微扰展开的基础上，计算了金属氢中的电子对相互作用势和不可约三离子相互作用势。三离子相互作用的不可约势在短分离时具有吸引性，在大分离时振荡。三离子相互作用的各向异性字符显示。构建了离子对相对于第三离子的电势释放。这种救济有一些潜在的井和山谷，连接他们。不可约的三离子相互作用的重要作用，在三个和四个离子团簇的局部秩序的形成。计算了等角离子三重态相对于第四离子的电势释放。该浮雕在分子$H_{2}$中的质子间分离对应的质子间分离处具有用于第四离子的深势阱。离子跃迁到这个井的准经典概率进行了评估。估算了与$H_{2}$分子隧穿成核有关的氢金属相的寿命。
2000-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Benchmark of Exchange-Correlation Functionals for High Pressure Hydrogen using Quantum Monte Carlo
稠密氢的从头算相图对电子相关处理中的误差非常敏感。最近，它已被证明，密度泛函的选择有很大的影响的预测位置的液-液相变和固体绝缘体到金属的过渡在稠密的氢。为了确定最准确的泛函稠密氢的应用，我们系统地基准使用量子蒙特卡罗一些最常用的泛函。通过考虑函数精度的几个措施，我们得出结论，范德华和混合泛函显着优于LDA和PBE。我们通过分析功能选择对分子固体结构优化的影响以及对液-液相变位置的影响来支持这些结论。
2014-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Towards an effective potential for the monomer, dimer, hexamer, solid and liquid forms of hydrogen fluoride
我们提出了一个尝试建立一个新的两体有效势氟化氢，拟合的理论和实验数据，不仅有关的气相和液相，但也晶体。该模型简单，可用于分子动力学和蒙特卡罗模拟。潜力包括：a）分子内贡献，允许分子长度的变化，加上b）分子间部分，在每个单体上具有三个带电位点和氟之间的白金汉“exp-6”相互作用。该模型是能够重现显着数量的可观的单体，二聚体，六聚体，固体和液体形式的HF。最后指出了模型的不足之处并讨论了可能的改进。
1999-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Nanosized Monoatomic Palladium Metallic Glass
物理玻璃化的单元素金属玻璃需要快速冷却，这对于大多数最紧密堆积的金属来说仍然是无法实现的。在这里，我们报告了一种简单的合成策略，用于使用低于1000 K/s的冷却速率从钯-硅液滴产生纯度为99.35 +/- 0.23 at%的单原子钯金属玻璃纳米颗粒。原位环境透射电子显微镜直接检测硅的浸出。进一步的吸氢实验表明，这种钯金属玻璃的吸氢膨胀很小，在氢气分离方面具有很大的应用潜力。我们的研究结果提供了深入了解形成的单原子金属玻璃在纳米尺度。
2020-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Geometrical Frustration in Liquid Fe and Fe-Based Metallic Glass
采用从头算方法研究了液态和过冷液体铁及铁基金属玻璃中的短程有序。我们分析数据以量化局部二十面体和多四面体有序度，并了解合金化在控制几何挫折程度方面的作用。比较元素铁铜，我们发现，在铁比在铜的二十面体的顺序的程度更大，可能是因为二十面体向错线缺陷更容易纳入BCC环境比FCC。在铁基金属玻璃形成合金（FeB和FeZrB），我们发现，引入小浓度的小B原子和大Zr原子控制本地二十面体秩序的挫折。
2007-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Insulator-metal transition in liquid hydrogen and deuterium
稠密氢流体中的绝缘体-金属转变是理解气体巨行星内部和高度压缩凝聚态物质的物理和化学行为的基本现象。利用快激光光谱技术探测在金刚石压砧中预压缩并在微秒级时间尺度上激光加热的氢和氘，我们观察到在P>150 GPa和T>3000 K的可见光谱范围内出现类金属反射。反射率随着光子能量的降低而迅速增加，表明在高温下在可见光谱范围内具有等离子体边缘的自由电子金属行为。反射率光谱也表明电子碰撞时间（>1 fs）比以前推断的要长得多，这意味着在所研究的条件下金属氢不处于饱和电导率范围（Mott-Ioffe-Regel极限）。结合以前报道的数据，我们的研究结果表明存在一个半导体中间流体氢状态的途中金属化。
2018-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Structure and metallicity of phase V of hydrogen
最近在325 GPa和300 K以上的实验中发现了一种新的氢V相。由于在这样的记录压力下的样品尺寸非常小，测量仅限于拉曼光谱。实验数据表明，随着压力的增加，样品的拉曼活性降低，颜色变暗，这表明样品的带隙闭合，分子即将发生解离，但没有得到明确的结论。此外，现有数据不足以确定仍然未知的第五阶段的结构。引入鞍点$ab$ $initio$随机结构搜索（SP-AIRSS），我们发现了几个新的结构候选人的氢，可以描述所观察到的性能相V。我们研究了氢金属化在拟议的候选结构，并表明，较小的带隙与较长的键长。我们的结论是，第五阶段是迈向金属化的垫脚石。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Effects of hydrogen adsorption on single wall carbon nanotubes: Metallic hydrogen decoration
通过第一性原理计算，我们发现碳纳米管的电子结构和原子结构随着氢的化学吸附而发生剧烈的变化。当在半覆盖下均匀地外氢化时，锯齿形纳米管的截面变成字面上的正方形或矩形，并且它们是金属的，在费米能级具有非常高的态密度，而其他异构体可以是绝缘的。对于锯齿形和扶手椅形纳米管，每个碳原子从内部和外部氢化交替产生最稳定的异构体，具有非常弱的曲率依赖性和大的带隙。
2002-08-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Constructing Metallic Nanoroad on MoS2 Monolayer via Hydrogenation
单层过渡金属二硫属化合物最近作为一种新的二维材料家族出现，由于有限带隙的存在，可能适合电子和光电子器件中的众多应用。许多提出的应用需要在这些半导体单层内有效地传输载流子。然而，如何在这些原子级薄的半导体上构建稳定的导电纳米电极仍然是一个挑战。在这里，我们证明，氢化的二硫化钼单层表面诱导的超导体-金属过渡，和带状图案化的氢化能够产生一个导电nanoroad。带隙的闭合是由于形成了以Mo 4d轨道为主的带隙杂化态，以及氢原子向晶格中的电子贡献。弹道电导计算表明，这样的一个nanoroad在二硫化钼表面表现出整数电导，表明小的载流子散射，因此是理想的作为一个导电通道或互连，而不损害单层的机械和结构的完整性。
2013-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Onset of metallic transition in molecular liquid hydrogen
氢的液-液相变是氢相图的中心，是获得诸如Wigner-Huntington金属化、超导性和超流性等涌现性质的有希望的途径。本文采用扩散量子蒙特卡罗和密度泛函理论计算方法对氢的液-液相变进行了研究。我们的研究结果表明，金属化过程发生在较低的压力和温度相比，分子到原子氢的结构相变。结果是金属化的分子氢在宽范围的压力和温度下是稳定的。我们的研究突破了金属化过程与氢分子解离过程相一致的传统假设，分子金属氢液相有可能成为研究氢相变的前沿。
2022-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
On the Lifetime of Metastable Metallic Hydrogen
氢的分子相在通常估计为300 - 500 GPa的高压下转化为原子金属相。我们分析了压力低于过渡压力时金属相的衰减。金属状态预计将处于亚稳态长寿命状态，低至约10 - 20 GPa，并在较低压力下立即衰变。长寿命亚稳态的压力范围与不可能产生浸入高密度电子液体中的稳定氢分子直接相关。对于较低的压力，与能量有利的氢分子内的无电子腔的成核不能抑制与低的环境压力。
2016-11-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Metallic hydrogen with a strong electron-phonon interaction at a pressure of 300-500 GPa
具有FDDD对称性晶格的金属氢原子在350 - 500 GPa的压力范围内具有稳定的相。
2017-04-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.supr-con
Does the repulsive interatomic potential determine fragility in metallic liquids?
液体的动力学行为通常以脆性为特征，脆性可以由剪切粘度η的温度依赖性来定义。对于强液体，η的活化能随着朝向玻璃化转变温度Tg的冷却而变化很小。这种变化在易碎液体中要大得多，在Tg附近活化能变得非常大。虽然脆性被广泛认为是一个重要的概念，例如被认为在玻璃形成中发挥重要作用，但对脆性的微观起源却知之甚少。在这里，我们提出了新的实验证据表明，脆弱性反映的排斥部分的原子间的潜力，这可以确定从附近的硬球截止对分布函数的陡峭度的强度。基于对10种不同金属合金液体的散射数据的分析，我们发现较强的液体具有更陡的排斥势。
2017-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Laser-Shock Compression and Hugoniot Measurements of Liquid Hydrogen to 55 GPa
液氢的主要Hugoniot在激光驱动冲击载荷下获得高达55 GPa。压缩氢气的压力和密度通过与石英标准的阻抗匹配来确定。冲击温度是从冲击波阵面的亮度独立测量的。氢的Hugoniot数据为现代凝聚态理论提供了一个很好的基准。液态氢的初始数密度低于液态氘的初始数密度，这导致在相同的冲击压力下，冲击压缩的氢比氘具有更高的压缩和更高的温度。
2011-01-06 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci
Diamond-Like Carbon film from Liquid Gas on Metallic Substrates
采用直流等离子体技术，利用液态气体在铜、铝和钢基体上制备了类金刚石薄膜。红外光谱的吸收表明，生长的薄膜为类金刚石薄膜。通过对50 mAh和200 ${}^\circ$ C下生长的薄膜的室温紫外-可见光谱的解卷积，除了得到CL、PL、PLC和ESR的谱线外，还得到了一些新的谱线。我们还观察到了激子在室温下的吸收线。
1998-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Observation of the Wigner-Huntington Transition to Solid Metallic Hydrogen
我们已经研究了低温加压下的固态氢。随着压力的增加，我们观察到样品的变化，从透明到黑色，再到反射金属，后者在495 GPa的压力下进行了研究。我们测量了可见光谱中反射率与波长的函数关系，发现金属氢的反射率值高达0.90。我们已经使用Drude自由电子模型拟合了反射率，以确定T= 5.5 K时的等离子体频率为30.1 eV，相应的电子载流子密度为6.7 × 1023个粒子/cm 3，与理论估计一致。其性质是金属的性质。固体金属氢已在实验室中制得。
2016-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
An Overview of Planar Flow Casting of Thin Metallic Glasses and its Relation to Slot Coating of Liquid Films
平面流动铸造（PFC）是一种可以通过将熔融液体通过薄而宽的喷嘴挤出并在移动辊上立即淬火来制造薄、长且宽的金属合金箔的方法。淬火速率足够高，使得可以形成具有多种应用所需的许多特性的非晶金属玻璃。本文回顾了PFC过程是如何开发的，研究了PFC的典型可操作范围，并回顾了常见的缺陷。PFC和槽式涂布工艺之间的几何相似性是显而易见的，本文强调了两种工艺的可操作范围之间的差异。
2021-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Public Debate on Metallic Hydrogen to Boost High Pressure Research
Dias和Silvera在495 GPa下观测到金属氢的说法并没有得到同事们的赞扬，而是遭到了怀疑，并在国际高压科学与技术会议AIRAPT 26上发展成为一场公开辩论。我们简要回顾了这场辩论，并扩展了主题，以表明这场争论可能是一个有利于整个高压社区的机会。
2018-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Solid Solubility in Metallic Hydrogen
本文通过近500 GPa下的理论计算考察Be、B、Mg、S、Fe、La在固态金属氢中的占位与固溶行为，发现各类元素均可溶，暗示多数元素可溶于金属氢。
2024-10-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electrical conductivity of high-pressure liquid hydrogen by quantum Monte Carlo methods
本文用量子蒙特卡罗方法计算了高压下液氢的电导率。该方法使用耦合电子-离子蒙特卡罗生成配置的液氢。对于每个配置的电子进行相关采样，以计算一组最低的多体本征态和系统的电流-电流关联函数，其在多体Kubo公式中求和以直接给出AC电导率。外推的直流电导率在3000 K的几个密度显示了液体半导体在高压下的液体金属过渡。我们的结果是在很好的协议与冲击波数据。
2010-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
On the possibility of metastable metallic hydrogen
金属氢有望展现出非凡的物理特性。例子包括高温超导性和可能的新型量子流体。这些可能具有革命性的实际应用。然而，获得金属氢所需的压力预计是显著的。因此，对于实际和陆地应用，一个关键问题是该相在较低压力下是否是亚稳的。在这项工作中，这种可能性进行了调查，使用第一性原理模拟。结果表明，金属氢是亚稳态的，但强烈地表明，它不是这样的环境条件。这些结果的基础物理的影响，也亚稳金属氢的实际应用进行了讨论。
2017-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.supr-con
The pseudopotential approach within density-functional theory: the case of atomic metallic hydrogen
计算了金属氢原子的内能、声子谱、声子色散曲线和超导电性。将密度泛函理论中的赝势与全库仑势全电子线性Muffin-tin轨道计算进行了比较。就内能而言，定量地得到了类似的结果.发现相变压力的差异较大，足以影响相图。电子-声子谱函数$α^2 F(ω)$也有显著差异。与预期相反，在$500$ GPa下第一原子金属相I4 $_{1}$ /amd（Cs-IV）的估计超导临界温度T $_{c}$实际上更高。
2019-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Evidence for supercritical behavior of high-pressure liquid hydrogen
氢在兆巴压力下表现出不寻常的行为，对行星科学、凝聚态物理和材料科学产生了影响。在这种极端条件下的实验是具有挑战性的，通常会导致难以解释和有争议的观察结果。我们对稠密氢的相图进行了理论研究，使用机器学习来克服时间和长度尺度的限制，同时准确地描述原子间的力。我们再现了重入熔融行为和固相的多晶型。在基于机器学习潜力的模拟中，我们发现了液体中连续金属化的证据，因为一阶液-液转变被冻结所取代。这表明在巨大的气体行星中绝缘层和金属层之间存在平滑的过渡，并调和了实验之间存在的差异，作为超临界行为的表现。
2019-06-07 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of inhomogeneous metallic hydrogen plasmas
我们调查的光学性质的氢，因为它经历了从绝缘分子的过渡到金属原子相，当在兆巴压力的脉冲激光加热金刚石砧室。目前大多数实验试图通过检测光学反射率和/或透射率的变化来观察这种转变。这种变化的理论模型的基础上的介电函数计算散装，均匀的材料板。在实验上，人们期望氢等离子体密度在长度尺度上变化，其基本上不小于探测光的波长。我们表明，考虑到这种不均匀性可以导致显着的反射率和透射率的修正。我们提出了一种技术来计算系统的光学性质与一个平稳变化的载流子密度，确定在金刚石砧室实验中的金属氢的光学响应，并与标准结果进行对比。通过分析最近的实验结果，我们得到了金属氢在170 GPa和1250 K下的电导率$σ^{Drude}_{DC}=(2.1 \pm 1.3) \times 10^3$（$Ω$ cm）$^{-1}$。
2015-04-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Comments on the claimed observation of the Wigner-Huntington Transition to Metallic Hydrogen
在他们最近的工作中，Dias和Silvera（Science 2017）声称在低温下在495 GPa的压力下观察到氢到金属态（MH）的Wigner-Huntington转变。这种转变的证据是基于一个高的电子载流子密度推导出的德鲁德自由电子模型拟合样品的反射率。根据我们对反射率数据的分析，我们在他们发表的数据中没有发现金属氢的令人信服的证据。压力的确定也是模糊的-根据所呈现的拉曼光谱，它应该是~630 GPa。为了比较，我们提出了我们自己的数据在350-400 GPa的压力下观察高度反射氢。金属反射率的出现伴随着样品的有限电导率。我们认为，在Dias和Silvera的实验中的实际压力可能低于400 GPa。在这种情况下，观察到的增强的反射率将与在arXiv：1601.04479中公开的到导电状态的相变相关。
2017-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Unexpectedly high pressure for molecular dissociation in liquid hydrogen by a reliable electronic simulation
氢的高压相图的研究已经持续了大约一个世纪，因为它仍然是实验和理论技术的基本挑战。本文采用了一种基于量子Monte Carlo方法的有效的分子动力学，它能精确地描述电子关联，并能处理大量的氢原子，从而能真实可靠地预测热力学性质。我们发现，分子液相是出乎意料的稳定和过渡到一个完整的原子液相发生在更高的压力比以前认为的。因此，低温雾化的老问题离实验还很远。
2014-04-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electron localization properties in high pressure hydrogen at the liquid-liquid phase transition by Coupled Electron-Ion Monte Carlo
基于耦合电子-离子蒙特卡罗方法，详细分析了高压氢在液-液相变前后的电子性质。通过计算非对角单粒子密度矩阵和动量分布，讨论了电子的局域化性质。这些分布的突然变化表明金属到绝缘体的转变与从原子到分子流体的结构转变一起发生。我们进一步讨论了电子-质子和电子-电子对关联函数，它们也在跃迁处发生突变。
2017-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.comp-ph
Zero-Temperature Structures of Atomic Metallic Hydrogen
采用密度泛函理论的从头算随机结构搜索方法，计算了金属氢原子在500 ~ 5 TPa压力范围内的零温结构.在简谐近似下考虑零点运动，我们估计氢分子在500 GPa附近离解成单原子体心四元结构（rs = 1.225），然后在2.5 TPa附近保持稳定（rs = 0.969）.在较高的压力下，氢稳定在...美国广播公司与锂的基态非常相似的平面结构，其压缩到面心立方晶格超过5 TPa（rs < 0.86）。在这个理论水平上，我们的结果提供了一个完整的从头计算描述的原子金属结构的氢，解决了最根本的和长期悬而未决的问题之一，有关的元素的结构。
2010-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Comment on: Observation of the Wigner-Huntington transition to metallic hydrogen
在最近发表的一篇文章[1]中，Ranga P. Dias & Isaac F. Silvera已经报道了金属氢的视觉证据，伴随着其在495 GPa压力和低温下的表征。我们在接受采访时对这一结论表示严重怀疑[2，3]。在下面的评论中，我们想根据我们和世界各地其他团体获得的支持我们怀疑论的实验证据，详细说明原因。我们在本文中发现了两个主要缺陷，如下所述：压力被大大高估;样品反射率的来源和反射率的分析可能受到严重质疑。
2017-02-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
