氢的高压奇异结构与金属化

在极端压缩状态下,氢呈现出丰富的物理及化学变化,其结构与相图揭示了凝聚态物质高压行为的典型特征,在天体物理和新材料研究中有重要应用。本文简要回顾了金属氢概念的提出,以及直至最近几年的研究进展,分析总结了高密度氢研究中的一些核心问题和发展态势。利用密度泛函理论计算和状态方程模型分析,综合探讨了氢在高压下复杂的原子结构、分子氢离解区域附近的复杂行为、金属氢的亚稳定性和可回收性,以及"DAC+冲击"加载方法在金属氢研究中的优势与不足等问题。结果表明:通过快速或缓慢的压力释放回收金属氢的高压相到常压是几乎不可能的;高压下氢的复杂行为给实验和理论研究带来了巨大挑战,特别是离解区域附近理论与理论、实验与实验、以及理论与实验之间的结果都存在巨大差异,暗示当前通用的实验测试方法和常用的多电子理论计算方法还存在很大的改进空间。