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金属氢中的有机化合物

材料科学 2024-11-12 v1 地球与行星天体物理 计算物理 地球物理

摘要

金属氢是宇宙中最常见的致密材料,构成气体巨星行星的中心。然而,实验研究极其具有挑战性,我们对该物质的理解大多来自理论。该环境下的化学尚未被实验探索到,因此本文采用密度泛函理论计算方法考察金属氢中的烃化学。我们发现碳和氧与金属氢反应,产生一种全新的类型烃化学,其基于六配位碳,分子形式为 CH6、C2H8、C3H10、OH3、NH4 和 CH4OH。这些是由金属环境稳定的带电分子。它们相关的电场被屏蔽,导致周围电子和质子密度发生振荡。鉴于过量的氢,我们将其称为超甲烷、超乙烷等。与传统化学的关系在于,金属背景作为电子捐献者并稳定带负电的离子,从而实现每个碳原子形成六个共价键,或每个氧原子形成三个共价键。这表明有机化学可能在地球上找不到类似的环境中发生,并且可能在整个宇宙中普遍存在。

关键词

引用

@article{arxiv.2410.21772,
  title  = {Organic compounds in metallic hydrogen},
  author = {Jakkapat Seeyangnok and Udomsilp Pinsook and Graeme John Ackland},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2410.21772},
  year   = {2024}
}

备注

11 pages, 3 figures, submitted to Nature Communications