Search for Superfluidity in Solid Hydrogen
为了寻找超流性的证据，对固体仲氢进行了低至20 mK的扭振子研究。这项工作的灵感来自于对固体He-4中超固相的观察。我们发现了一个可能的相变的证据，其标志是突然增加的谐振振荡周期和发病的非常长的弛豫时间的温度升高到60 mK以上。仲氢的周期变化与固体He-4不同，它与超流性无关，因为它没有通过一个关键的测试，表明它不是无旋流动的结果。观察到的长弛豫时间表明，该效应与固体中残余正氢分子的运动有关。
2006-10-09 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
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
Computer simulations of supercooled liquid hydrogen mixtures and the possible crystallization slowdown
本文用计算机模拟的方法对仲氢和正氘的亚稳混合液体进行了理论研究。与纯液态仲氢相比，没有观察到混合物经历结晶的倾向降低。也没有观察到作为结晶前体的两种物质的分层。
2021-07-02 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Ultrasound study of the solid-liquid transition and solid-liquid interface of $^4$He in aerogels
利用纵向超声研究了$^{4}$ He在孔隙率为92 - 97%的各种气凝胶中的冻结和熔融。的冻结压力，检测到的速度和衰减的变化，从散装的约0.3 MPa的升高，并表现出很小的依赖于气凝胶的孔隙率。我们报告测量的声音通过气凝胶中的固-液界面的传输，第一次，这是独立的温度和不受影响的一个小的除了$^3$他，不像散装接口。这表明，晶体生长受到抑制的无序，源自二氧化硅链。然而，固体中少量的$^3$ He显著降低了衰减，因为由$^3$ He产生的位错钉扎抑制了声子散射，如在块状固体$^4$ He中观察到的。
2009-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Equation of state and Raman-active $E_{2g}$ lattice phonon in phases I, II, and III of solid hydrogen and deuterium
我们提出的$P-V$状态方程的晶格动力学计算的结果和拉曼活性$E_{2g}$晶格声子的压力依赖性$p-$ H $_2$和$o-$ D $_2$在一个宽的压力范围高达$\sim$ 2兆巴使用我们最近开发的半经验多体势，和密度泛函理论。与现有的实验和理论结果的比较表明，所采用的多体势是一个可靠的基础，高精度计算的第一，第二和第三阶段的固体氢。
2012-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ab-initio molecular dynamics for high-pressure liquid Hydrogen
本文介绍了一种用量子蒙特卡罗方法计算电子系统分子动力学的有效方案。作用在离子位置上的（Born-Oppenheimer）力的评估通过两个主要成分来实现：i）以有限且小的方差计算力，这允许模拟大量原子，ii）通过适当的摩擦矩阵，使用与力对应的统计噪声来驱动有限温度下的动力学。给出了氢的高密度相的第一个应用，支持在= 300 GP a和= 400 K下液相的稳定性。
2007-03-30 cond-mat.other cond-mat.str-el
Observation of crystallization slowdown in supercooled para-hydrogen and ortho-deuterium quantum liquid mixtures
利用高空间分辨率的液体微射流拉曼光谱，对仲氢（pH $_2$）和氘（oD $_2$）的过冷量子液体混合物的结晶动力学进行了定量实验研究.我们表明，在广泛的组合物的同位素混合物的结晶速率显着降低相对于纯物质。为了澄清这种行为，我们进行了非平衡pH值$_2$-oD $_2$液体混合物的路径积分模拟，揭示了两种同位素物种之间的量子离域差异转化为不同的有效粒径。我们的研究结果提供了第一个实验证据的结晶减速的量子起源，提供了一个基准的理论研究的量子行为在过冷液体。
2014-10-10 cond-mat.other cond-mat.soft
Quantum statistics and the momentum distribution of liquid para-hydrogen
采用连续空间Worm算法对T=16.5 K的液态仲氢进行了广泛的蒙特卡罗模拟。动量分布的结果，以及每个粒子的动能和对关联函数的报告。这个系统的静力平衡热力学性质一般可以通过假设分子是可区分的来计算。然而，单体密度矩阵（和相关的动量分布）受到粒子不可逆性和量子统计的影响，在一定程度上适合于实验观察。与现有的实验数据和其他理论和数值计算的比较。
2009-05-13 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Nature of the Metallization Transition in Solid Hydrogen
本文对高压下固态氢分子的静核电子能带隙进行了精确的研究。用固定节点扩散量子蒙特卡罗（DMC）方法计算了250、300和350 GPa压力下$C2/c$、$Pc$、$Pbcn$和$P6_3/m$结构的激子能隙和准粒子能隙.平均场和多体带隙之间的差异，在相同的密度被发现是几乎独立的系统的大小，因此可以作为一个修正的平均场间隙的无限系统，以获得估计的多体间隙在热力学极限。通过比较我们的静态核DMC能隙与现有的实验结果，我们证明了核量子效应在固体氢的电子结构中所起的重要作用。我们的DMC结果表明，高压固态氢的金属化发生通过结构相变，而不是带隙关闭。
2016-08-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.chem-ph
Quasi-Adiabatic Decay of Capillary Turbulence on the Charged Surface of Liquid Hydrogen
本文研究了液氢带电表面上毛细湍流的自由衰减。我们发现，衰减开始于频谱范围的高频端，而大部分能量仍然局限于低频。与非定常波湍流过程的自相似理论的明显差异占在准绝热衰减，其中快速非线性波相互作用重新分配能量的频率尺度在所有频率的有限阻尼的存在下。基于这一思想的数值计算与实验数据吻合较好。
2009-01-31 cond-mat.other physics.flu-dyn
Absence of Metallization in Solid Molecular Hydrogen
作为只有一个电子和质子的最简单的元素，氢原子的电子结构是已知的。然而，这并不适用于固体中它们之间的复杂相互作用，特别是在已知会改变晶体和电子结构的高压下。早在1935年，维格纳和亨廷顿就预测，在非常高的压力下，固体分子氢将解离并形成金属原子固体。尽管进行了大量的研究工作，但晶体结构的实验实现以及理论确定仍然难以捉摸。在这里，我们提出了一个计算研究表明，扭曲的六方P6 $_3$ /m结构是最有可能的候选人为第三阶段的固体氢。我们发现，配对结构是非常持久的和绝缘的整个压力范围内，这表明，由于解离金属化可能先于最终的带隙关闭。由于这不仅解决了理论和实验之间的一个主要分歧，而且排除了固体分子氢中声子驱动超导性的存在，我们的结果涉及到第III相零温相图的完全修正。
2012-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Striking Isotope Effect on the Metallization Phase Lines of Liquid Hydrogen and Deuterium
液态原子金属氢是所有液态金属中最简单、最轻、含量最丰富的。核子运动或离子动力学的作用在与离解绝缘体-金属跃迁的关系中多少被忽略了。几乎所有以前的高压实验研究都没有区别地对待流体同位素氢和氘。在相同密度下研究氢和氘，最关键的是在相变线上，可以通过实验揭示离子动力学的重要性。我们用静态压缩方法研究了1.2- 1.7Mbar压力范围内的稠密氘的光学性质，测量温度高达~3000 K。我们观察到反射率的突然增加，与解离诱导的金属化，在过渡。在这里，我们表明，在相同的压力（密度）的两种同位素，这种转变的相线揭示了一个显着的同位素位移，~700 K。这种位移低于同位素自由分子离解能的差异，但考虑到液体的高密度和复杂的多体效应，它仍然很大。我们的工作揭示了量子核效应在描述巨行星内部条件下致密氢系统的金属化转变和导电性质方面的重要性，并为从头计算提供了宝贵的基准。
2018-03-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Bridging the gap between mesoscopic and molecular models of solid/liquid interfaces out-of-equilibrium
固/液界面控制着过程工业中与技术相关的各种过程和许多基本的物理化学现象。这项工作探讨了在固/液界面的平衡和本构传质方程通常用于模拟这些过程在中尺度的原子描述之间的联系。在我们的分析中，我们讨论了微观不一致的简化模型中的传质时，非理想主导的液相中的固/液界面附近。使用CμMD -一种分子模拟技术来研究具有伪开边界条件的非平衡浓度驱动过程-我们概述了一种捕获和量化固体表面与流体相分子之间特定相互作用引起的非理想性的策略。我们证明了我们的方法，通过研究电解质溶液在技术上重要的，多组分系统中，其中引入固/液界面诱导的组合物和电化学性能相比，流体相散装大幅偏差。为此，我们分析了与i）石墨基底表面和ii）{100} NaCl（s）结晶表面接触的NaCl（aq）溶液。我们发现的倾向，钠阳离子优先吸附在表面考虑，这会导致局部违反电中性，导致出现的电势在流体相中的固体/液体界面。
2021-09-01 cond-mat.other cond-mat.soft
Anhamonic finite temperature effects on the Raman and Infrared spectra to determine the crystal structure phase III of solid molecular hydrogen
我们目前的拉曼光谱和红外光谱的理论计算，以及在零和有限的温度下的电子性质，以阐明固体分子氢的第III相的晶体结构。我们发现，非调和有限温度是特别重要的，定性地影响的主要结论。虽然P6 $_3$ /m在核基态是最有可能的第三相的候选者，在有限的温度下，C2/c结构似乎更合适。
2013-12-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.supr-con
Interstellar Solid Hydrogen
我们考虑了星际空间中存在固态分子氢的可能性。如果是这样的话，宇宙射线和高能光子会导致固体中的电离，从而形成H6+。这种离子不是由气相反应产生的，因此它的辐射跃迁在天体物理学背景下提供了固体H2的特征。H6+的振动跃迁尚未在实验室中观察到，但我们已经在分子的量子理论处理中表征了它们;我们的计算包括非谐校正，这是很大的。在这里，我们报告这些计算，并将我们的结果与天文数据进行比较。除了H6+同位素异构体，我们专注于氘代物种（HD）3+，预计占主导地位，在低电离率的结果，同位素缩合反应。我们可以可靠地预测五种振动模式的基频。对于（HD）3+，所有这些都被发现接近一些最强的普遍的中红外天文发射带，使得很难从观测的角度排除氢沉淀。同样，这些结果表明，（HD）3+可能是所观察到的带的载体。我们认为这种可能性在更广泛的图片ISM的光过程，我们得出结论，固体氢可能确实是丰富的天体物理环境。
2011-05-10 astro-ph.CO astro-ph.GA cond-mat.other
Liquid state of hydrogen bond network in ice
在这里，我们表明，违反Bernal-Fowler规则之间的库仑相互作用导致温度引起的逐步增加，其浓度由6-7个数量级。这种一级相变伴随着弛豫时间的可压缩的减少，并且可以被解释为氢键网络的熔化。在冰体中，氢晶格熔化而氧晶格残存的新相是不稳定的，氧空位和氧空位浓度的进一步急剧增加使冰体熔化。在熔化后立即断裂的氢键的分数约为它们总数的0.07，这意味着水中氧晶格的基本守恒。
2016-05-28 cond-mat.other cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Quantum simulation of low-temperature metallic liquid hydrogen
实验和计算机模拟表明，固态氢的熔化温度随着压力的增加而下降，压力超过65 GPa，这表明在低温下可能存在液态。也有人提出，这种低温液态可能是非分子和金属的，尽管缺乏这种行为的证据。在这里，我们报告的结果，氢在高压下使用从头算路径积分分子动力学方法，其中包括在有限温度下的质子的量子运动的描述。我们通过直接模拟固相和液相的共存确定了熔化温度作为压力的函数，并发现了在500 - 800 GPa范围内的原子固相，其熔化温度<200 K。超过这个压力，直到1200 GPa，金属原子液体在低至50 K的温度下是稳定的。质子的量子运动是至关重要的，在这个系统中的低熔化温度的从头计算模拟与经典的核导致相当高的熔化温度的\sim 300 K在整个压力范围内考虑。
2012-12-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.chem-ph
Prediction of a Mobile Solid State in Dense Hydrogen under High Pressures
固体的刚性和液体尺度的流动性被认为在元素物质中是不相容的。人们不可能有一种元素固体，它是长程位置有序的，其中原子像在液体中一样同时流动。唯一的例外可能是假设的4 He超固态。在这项工作中，我们证明了这种奇异的状态可以存在，即使在经典制度。利用从头算分子动力学（AIMD）和从头算路径积分分子动力学（AI-PIMD）方法，在1~1.5 TPa（1 TPa=10000000大气压）范围内，发现了一种同时具有长程空间有序性和液体尺度原子迁移率的稠密氢的新态.详细表征了其不同于一般固体和液体的特征，并对其稳定性和熔融行为进行了研究。广泛的AI-PIMD模拟进一步表明，即使在超低温下，这种状态也可能是（Meta）稳定的，这表明在致密金属氢中出现了一种替代类型的超固态。
2017-02-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.stat-mech
