Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-3937
Biermann, Silke
Quantum theoretical study of hydrogen under high pressure
85 S., 2001

Das Hochdruck-Phasendiagramm von Wasserstoff ist bisher nur fragmentarisch bekannt. Im Bereich des Uebergangs von molekularen zu atomaren Strukturen (1.5 Mbar bis 6 Mbar) sind keine Experimente zur direkten Strukturbestimmung mehr moeglich, so dass theoretischen Berechnungen hier eine besondere Rolle zukommt.

In dieser Arbeit wurde eine kuerzlich von Marx und Parrinello vorgestellte Methode verwendet, die die klassische ab initio Molekulardynamik um Quantenprotonen erweitert. Mit dieser ``Pfadintegral-Car-Parrinello-Methode'' wurden Wasserstoffsysteme bei 50 K und drei verschiedenen Druckwerten (1.5 Mbar, 4 Mbar, 6 Mbar) untersucht.

Der Vergleich mit den Ergebnissen von Rechnungen, in denen die Protonen als klassische Teilchen behandelt werden, zeigt die Auswirkungen der Quantennatur der Protonen auf die strukturellen Eigenschaften. Im Megabar-Druckbereich koennen klassische Rechnungen wertvolle Hinweise auf die zugrundeliegenden Strukturen geben, obwohl sich selbst hier die Beschreibung der Nullpunktsbewegung im Rahmen einer quasi-harmonischen Naeherung als unzureichend erweist. Bei hoeheren Druecken erzeugen die Quantenfluktuationen ein strukturell verwaschenes Bild, und die Beschreibung im Rahmen einer einzelnen klassischen Struktur ist nicht laenger sinnvoll. Analogien mit Ergebnissen klassischer Simulationen bei hoeheren Temperaturen suggerieren, dass die untersuchten Druecke bereits einer fluessigen Phase entsprechen, bzw. einer Phase, die -- in Anlehnung an die Beschreibung von Quanteneffekten in Molekuelen -- als "quantum fluxional solid" beschrieben werden kann.


Neuerscheinungen

Schriften des Forschungszentrums Jülich

Ihre Ansprechperson

Heike Lexis
+49 2461 61-5367
zb-publikation@fz-juelich.de

Letzte Änderung: 07.06.2022