高压下达104 GPa的氢富水合物
材料科学
2025-05-13 v1 地球与行星天体物理
摘要
气体水合物被视为类似海王星及类似类星体的巨型冰行星的基本构件。这些材料在受高压高温条件影响的巨型冰行星内部的存在性，取决于其相对于其组成成分的稳定性。在本研究中，我们重新考察了在最高可达104 GPa的条件下，氢富水合物（H2O）(H2)n的结构稳定性和氢含量。通过同步单晶X射线衍射、拉曼光谱和第一性子理论计算，我们发现C2-filled冰相在47-104 GPa压力范围内（室温下）发生向C3-filled冰相的转化。C3相中分子H2的含量是C2相的两倍。将C2-filled冰加热至约1500 K时，可在最低47 GPa的压力下诱导向C3相的转化。解压缩后，该相可保持无定态态至40 GPa。这些发现确立了水合物的新稳定极限，对氢储存及行星体内部结构具有深远意义。
关键词
引用
@article{arxiv.2505.07091,
title = {Hydrogen-rich hydrate at high pressures up to 104 GPa},
author = {Alexander F. Goncharov and Elena Bykova and Iskander Batyrev and Maxim Bykov and Eric Edmund and Amol Karandikar and Mahmood Mohammad and Stella Chariton and Vitali Prakapenka and Konstantin Glazyrin and Mohamed Mezouar and Gaston Garbarino and Jonathan Wright},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.07091},
year = {2025}
}
备注
14 pages, 10 figs., 1 table. Supplementary information