冰中的反常核量子效应

水冰的一个显著反常现象在很大程度上被忽视且从未得到解释。将氢（$^1$H）替换为氘（$^2$H）会导致冰膨胀，而“正常”的同位素效应是体积随质量增加而收缩。此外，该反常现象随温度 $T$ 增加而增大，尽管正常的同位素位移应随 $T$ 降低，并在 $T$ 高到足以适用经典核运动时消失。在本研究中，我们表明这些效应可以由 {\it ab initio} 密度泛函理论很好地描述。我们的理论建模解释了这些反常现象，并使我们能够预测并实验证实一种反向效应，即用 $^{18}$O 替换 $^{16}$O 会导致正常的晶格收缩。