质子量子涨落驱动的360 GPa以上黑色金属氢
材料科学
2020-01-29 v2
摘要
金属氢的制备是物理学三大开放难题之一。近期低温实验报道了不同的金属化压强，从360GPa到490GPa不等。本工作中，我们模拟了氢III相的结构性质、振动拉曼、红外与光学光谱，并计入质子量子效应。我们证明核量子涨落使振动频率下移25%，在拉曼光谱中引入宽线形，并将光学带隙减小3eV。我们表明氢在380GPa因能带交叠于III相发生金属化，与输运数据吻合良好。通过模拟光学性质，我们预言该态为一种特殊的黑色金属，在红外透明。透明窗口于450GPa关闭，但反射率仍低，从而排除III相为490GPa观测到的光亮金属。我们预言以氘在0K替换氢时，电导起始压强提高70GPa，透明窗口增宽1.3eV，凸显金属化由量子涨落驱动因而具有同位素依赖性。我们展示了氢如何在不同压强获得金属特征（电导与亮度），从而解释现有实验图景中的表观矛盾。
引用
@article{arxiv.1912.05514,
title = {Black metal hydrogen above 360 GPa driven by proton quantum fluctuations},
author = {Lorenzo Monacelli and Ion Errea and Matteo Calandra and Francesco Mauri},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.05514},
year = {2020}
}