science
Знания, не рождённые опытом, бесплодны и полны ошибок.
Леонардо да Винчи



Copyleft © 2004 - 2017
physics.com.ua

Электронный web-журнал Physics.com.ua

Научные исследования и технические разработки по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика. Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки. Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.

Контакты Главная | Стартовая | Избранное | Поиск
 

Потеря пароля | Регистрация

   
Физики из Национального института стандартов и технологий (США) добились одновременной квантовой запутанности сразу 219 ионов бериллия (9Be+)
Высадка космонавтов на Луну будет осуществлена, в лучшем случае, в 2033–2034 годах
Гранты для обучения в аспирантуре по естественным наукам в Германии (программа SALSA)
Видео. Поиск редких процессов на коллайдерах
Пьезо-оптомеханический преобразователь связывает звук, свет и радио
Программу Наноконструктор проекта nanoModel можно скачать бесплатно
VII Международная школа-конференция молодых ученых и специалистов - Современные проблемы физики 2016
Ученые получили температуру ниже абсолютного нуля
С 10-го по 21-е сентября администрация уходит в отпуск

  Новости  
  Новости физики  
  Науку делают люди  
  Гранты, олимпиады, конкурсы и стипендии  
  Знаете ли Вы что...  
  Приборы, научно-технические разработки  
  Программные продукты  
  Конференции, семинары, школы и форумы  
  Физики шутят  
  Новости нашего журнала  
  Экспорт данных в формате RSS  
  Материалы  
  Каталог научных статей  
  Банк рефератов  
  Блог  
  PACS  
  Исторический календарь  
  Нобелевские лауреаты  
  Голосования и опросы  
  Информационные партнёры  
  Полезные ссылки  
  Палата мер и весов  
  Технические требования к предоставляемой информации  
rss2email
Новости электронного web-журнала Physics.com.ua




Рассылки Subscribe.Ru
Лента "Новости электронного web-журнала Physics.com.ua"
  Голосования и опросы  
 

Глобальное потепление - это...

результат неконтролируемого загрязнения атмосферы
результат естественного изменения климата
кто-то его незаметил
средство наживы для экологических организаций



Всего голосов: 1606
Комментариев: 3

 
  Статистика  
 
Яндекс цитирования Rambler's Top100

 
  Реклама  
 

 
 
НОВОСТИ




Экспорт новостей в формате RSS по выбранным категориям

2007-08-29 11:33:23, обсуждение: 0
ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ ЧТО... | ИССЛЕДОВАНИЯ

Структура твердого водорода

Из всех элементов Периодической таблицы самое простое электронное строение имеет водород: в атоме водорода всего один электрон, поэтому электрон-электронное взаимодействие отсутствует. Молекула водорода H2 представляет собой простейшую систему с ковалентной межатомной связью; ее характеристики хорошо изучены экспериментально и рассчитаны теоретически с очень высокой точностью. При сильном сжатии газообразный водород переходит в твердое состояние.

Теория предсказывает, что при очень высоком давлении P твердый водород становится металлом и, возможно, даже высокотемпературным сверхпроводником [1]. Экспериментально при P < 320 ГПа обнаружены три различные фазы твердого водорода, называемые фазами I, II и III – в порядке увеличения P. Все они представляют собой молекулярные кристаллы. Данные о структуре фаз II и III пока остаются неоднозначными и противоречивыми. Связано это с тем, что рентгеновская дифракция не позволяет определить ориентацию молекул H2 в твердой фазе, а нейтронографические методики по ряду причин ограничены давлениями P < 60 ГПа.

Приходится использовать косвенную информацию о частотах колебаний, которую дают рамановская и ИК спектроскопия. Эти частоты затем сравниваются с теоретическими расчетами для различных атомных конфигураций, которые, однако, берутся фактически "из головы", основываясь лишь на интуиции и "здравом смысле". При таком подходе велика вероятность "пропустить" правильную структуру, особенно если она необычная или достаточно сложная. Выбор структуры, наиболее устойчивой при данном P, осложняется еще и тем, что энтальпии различных структур очень близки друг к другу, а также необходимостью учета нулевых колебаний, вклад которых в энтальпию велик из-за малой массы атомов водорода.

Английские теоретики C.J.Pickard и R.J.Needs предложили стратегию "автоматического" численного поиска устойчивых структур твердого водорода в фазовом пространстве координат атомов [2]. Выбирая случайным образом,  начальные координаты атомов (числом от 8 до 48), заключенных в "ящик" с периодическими граничными условиями, они выполняли релаксацию системы к минимуму энтальпии путем последовательных итераций. Полная энергия рассчитывалась на каждом шаге методами теории функционала плотности (density functional theory, DFT). Стартуя с различных исходных конфигураций, авторы [2] получили большой набор структур – кандидатов в фазы твердого водорода. Затем они рассчитали для каждой из этих структур зависимость энтальпии от P вплоть до P = 400 ГПа, (нулевые колебания учитывались в гармоническом приближении). Основным результатом стало определение структуры фазы III. Она является моноклинной (пространственная группа C2/c) и представляет собой набор слоев (см. рис.), в каждом из которых имеются три неэквивалентных положения молекул H2. Оси молекул почти параллельны плоскости слоя, а их центры формируют искаженную гексагональную решетку. В элементарной ячейке 24 атома.

 

Один из слоев моноклинной структуры C2/c твердого водорода.

 

Ранее такая структура твердого водорода никем не исследовалась и даже не обсуждалась. Она термодинамически устойчива при P = (105 ¸ 270) ГПа и является диэлектрической – в соответствии с экспериментом [3] (все предыдущие структуры – претенденты на фазу III были металлическими [4]). Расчетная зависимость частот колебаний от P также хорошо согласуется с экспериментальными данными [5,6] для фазы III. Таким образом, с большой степенью уверенности можно утверждать, что фаза III имеет структуру C2/c.

 

Что касается фазы II, то здесь "примирить" теорию с экспериментом пока не удалось. Это связано, возможно, с тем, что в [2] не учитывались ни эффекты ангармонизма, ни поправки к адиабатическому приближению, ни квантовая  статистика протонов. Не исключено также, что все дело – в недостаточной точности использованного в [2] варианта DFT (например, DFT завышает диэлектрическую щель на (1 ¸ 2) эВ, и поэтому при обсуждении вопроса о переходе диэлектрик-металл авторы [2] вводили соответствующие поправки "руками"). В заключение отметим, что в [2] предсказаны также структуры твердого водорода при давлениях
P
= (400
¸; 500) ГПа, до которых экспериментаторы пока не добрались.

  1. N.W.Ashcroft, Phys. World 8, 43 (1995).

  2. C.J.Pickard, R.J.Needs, Nature Physics 3, 473 (2007).

  3. P.Loubeyre et al., Nature 416, 613 (2002).

  4. K.A.Johnson, N.W.Ashcroft, Nature 403, 632 (2000).

  5. R.J.Hemley et al., Europhys. Lett. 37, 403 (1997).

  6. A.F.Goncharov et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 98, 14234 (2001).

Л.Опенов
Перст - Информационный бюллетень



Физики из Национального института стандартов и технологий (США) добились одновременной квантовой запутанности сразу 219 ионов бериллия (9Be+)
Новый метод получения пучка спин-поляризованны позитронов
Физикам из Германии и Италии при помощи сжатого вакуума удалось обойти стандартный квантовый предел
Ядерные часы
Создан одноатомный магнит
Лампа накаливания на основе двухслойных углеродных нанотрубок
Химический сенсор на основе углеродных нанотрубок
Углеродная нанотрубка как химический реактор
Упрочнение полимеров однослойными углеродными нанотрубками
Новый взгляд на переход металл-диэлектрик в двумерных системах

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи!





Контакты Главная | Поиск


Администрация журнала не несет ответственности за достоверность информации, опубликованной в рекламных объявлениях. При полном или частичном использовании материалов ссылка на physics.com.ua обязательна.
Главный редактор - к.ф.-м.н., н.с. ДонФТИ им. А.А. Галкина НАН Украины, Рассолов С.Г.
Администратор и модератор сайта - Дегтярчук С.В.
Copyleft © Physics.com.ua 2004 - 2017
Хостинг - Брущенко А.
Development programilla.com