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我院刘寒雨教授研究成果发表在《国家科学评论》

时间:2022-09-10    点击:

  近日,马琰铭教授团队在高压强下氢氦化合物的研究方向取得新进展。研究成果以“Direct H-He Chemical Association in Superionic FeO2H2He at Deep-Earth Conditions”为题,于2021年9月2日在线发表于National Science Review杂志上。

  一方面,氢(H)和氦(He)是宇宙中含量最高的两种元素,也是众多行星内部的重要组成元素,但由于He核外电子具有稳定的满壳层电子结构,He难与H等元素发生化学反应。另一方面,近期的研究表明FeO2矿物可能存在于下地幔,而且分别可与H和He发生化学反应而形成稳定的矿物,这预示FeO2和H与He可能发生化学反应形成新矿物。因此预测Fe-O-H-He在高压下的晶体结构不仅有助于发现地球内部新型矿物,还有助于研究H和He的化学关联作用。基于课题组前期自主研发的粒子群智能结构预测方法和软件CALYPSO,马琰铭教授团队预测了在高压下稳定的新型FeO2H2He矿物,相图研究表明该矿物可能存在于地球深部。分子动力学计算预示该矿物在高温高压下呈现超离子态,即H离子具有类液体行为。电子性质分析揭示了该矿物中存在接近于氢键强度的H-He化学关联。这不仅为H和He之间的化学关联研究提供了新平台,而且为研究地球内部和其他行星内部可能存在的H-He混溶物提供了新思路。


FeO2H2He在高温高压下的相图。黑色实线表示相边界;实心三角、五角星和圆分别表示固体、超离子态和流体;实心方块表示FeO2H2He的存在几率;黄色区域表示地球内部温压区域。

 

  本文第一作者为吉林电竞app下载 计算方法与软件国际中心张车荣博士,本文通讯作者为吉林电竞app下载 刘寒雨教授、吉林电竞app下载 马琰铭教授和美国内华达电竞app下载 拉斯维加斯分校陈长风教授。该工作得到了国家自然科学基金、吉林电竞app下载 科学技术创新研究团队的资助和吉林电竞app下载 高性能计算中心的支持。

  研究详情请见原文:http://doi.org/10.1093/nsr/nwab168

 

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