固体氢在极端压强下的超导性能

氢元素在常压下具有最简单的晶体结构和物理性质。随着压强增加，氢单质发生相变，由绝缘体转变为金属，被称为金属氢。数值模拟表明，金属氢具有高温超导电性，因此，金属氢研究也被称为高压物理领域的“圣杯”课题。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，对固体氢在极端高压(0.5～5.0 TPa)下的结构和超导电性开展了系统研究。研究结果表明：固体氢的高压相变序列为I4₁/amd→oC12→cI16；对于同一种结构，随着压强增加，电声耦合系数减小，费米面处电子态密度减小，特征振动频率增加，超导转变温度发生小幅变化；在2.0 TPa压强下，固体氢的超导转变温度高达418 K(库伦赝势经验值μ^*=0.10)。研究工作将为金属氢及其超导电性的后续理论和实验研究提供参考。