极高压下固态分子氢相图的量子蒙特卡洛研究
材料科学
2015-08-11 v1
摘要
建立氢的相图是实验物理和理论物理面临的重大挑战。仅靠实验无法确定高压下固态氢的原子结构，因为氢对 X 射线的散射极弱。相反，我们对原子结构的理解很大程度上基于密度泛函理论（DFT）。通过将 DFT 搜索中发现的低能结构的拉曼光谱与实验光谱进行比较，每个实验观测相的候选原子结构已被识别。遗憾的是，DFT 预测在高达 400 GPa 的宽泛压力范围内，一种金属结构在能量上是受偏好的，而实验已知在该条件下氢是非金属性的。在此我们表明，更先进的理论方法（扩散量子蒙特卡洛计算）发现该金属结构不具备竞争力，并预测了与实验合理一致的相图。这极大地增强了如下论断：候选原子结构准确地模拟了实验观测到的相。
引用
@article{arxiv.1508.02313,
title = {Quantum Monte Carlo study of the phase diagram of solid molecular hydrogen at extreme pressures},
author = {N. D. Drummond and Bartomeu Monserrat and Jonathan H. Lloyd-Williams and P. Lopez Rios and Chris J. Pickard and R. J. Needs},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.02313},
year = {2015}
}