锶掺杂分子氢：SrH$_{22}$的合成与性质

Dmitrii V. Semenok; Wuhao Chen; Xiaoli Huang; Di Zhou; Ivan A. Kruglov; Arslan B. Mazitov; Michele Galasso; Christian Tantardini; Xavier Gonze; Alexander G. Kvashnin; Artem R. Oganov; Tian Cui

doi:10.1002/adma.202200924

锶掺杂分子氢：SrH$_{22}$的合成与性质

材料科学 2022-04-27 v2

作者: Dmitrii V. Semenok , Wuhao Chen , Xiaoli Huang , Di Zhou , Ivan A. Kruglov , Arslan B. Mazitov , Michele Galasso , Christian Tantardini , Xavier Gonze , Alexander G. Kvashnin , Artem R. Oganov , Tian Cui

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摘要

近来，多个研究组报道在400 GPa以上实现了氢的金属化。继压缩多氢化物广泛研究的主流之后，本工作中我们证明，用锶对分子氢进行少量（4原子%）掺杂可将金属化压力急剧降低至约200 GPa。在研究56-180 GPa下Sr-H体系的高压化学时，我们观察到几种此前未知的化合物形成：C2/m-Sr $_3$ H $_{13}$ 、赝立方SrH $_6$ 、具有立方F-43m锶子格的SrH $_9$ ，以及赝四方P1-SrH $_{22}$ ——迄今发现的氢含量最高的金属氢化物。与Ca和Y不同，锶形成分子半导体多氢化物，而钙和钇多氢化物是具有原子氢子格的高Tc超导体。后一相SrH $_{22}$ 或Sr $_{0.04}$ H $_{0.96}$ 可视为氢能带隙连续闭合与金属化的便利模型。利用金刚石压腔在300-440 K下的阻抗测量，我们估计类Pm-3n化合物P1-SrH $_6$ 在150 GPa下的直接带隙为0.44-0.51 eV，其金属化压力为220 GPa。结合机器学习原子间势，阻抗谱使我们能够估计氢在SrH $_6$ 中500-600 K下的扩散系数D $_H$ = 1.0-2.8 E-10 m $^2$ /s，在P1-SrH $_{22}$ 中为1.2-2.1 E-9 m $^2$ /s。

关键词

锶掺杂氢高压化学金属氢化物金属化阻抗谱机器学习原子间势氢扩散

引用

@article{arxiv.2110.15628,
  title  = {Sr-Doped Molecular Hydrogen: Synthesis and Properties of SrH$_{22}$},
  author = {Dmitrii V. Semenok and Wuhao Chen and Xiaoli Huang and Di Zhou and Ivan A. Kruglov and Arslan B. Mazitov and Michele Galasso and Christian Tantardini and Xavier Gonze and Alexander G. Kvashnin and Artem R. Oganov and Tian Cui},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2110.15628},
  year   = {2022}
}

备注

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锶掺杂分子氢：SrH$_{22}$的合成与性质

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