《自然-通訊》報道李新征、王恩哥在氫相圖研究領域的重要進展

《自然-通訊》（Nature Communications）最近發表了beat365李新征、王恩哥與博士生陳基等的合作文章“Quantum simulation of low-temperature metallic liquid hydrogen”[Nature Communications 4, 2064 (2013)]。該文章首次報道了分子模拟中的高壓低溫液态氫這種奇特的物質，并且利用理論模拟手段證明了這種物質形态的存在根源是氫原子核自身的核量子效應。

氫相圖一直被認為是高壓物理研究領域的聖杯（引自McMahon etal. Rev. Mod. Phys. 84, 1607 (2012)）。有關其新奇性質，存在諸多假說。最著名的兩個分别是來自Wigner和Huntington的金屬氫假說以及來自Ashcroft的低溫液體的假說。由這些假說啟發，人們對氫的相圖展開了很多理論和實驗方面的研究。目前，金屬氫雖然在實驗上還沒有被直接觀測到，許多間接證據已對其在高壓下的存在提供了很大程度的支持。而由Ashcroft提出的低溫液體的假說，因其對實驗和理論模拟兩個方面都更為嚴苛的要求，目前這方面的研究進展還很小。

在這篇文章中，陳基等通過第一性原理電子結構計算與路徑積分分子動力學方法的結合，對這個問題展開了系統的研究。結果表明由于氫原子核本身的核量子效應，在900GPa到1200GPa之間，氫可能以一種低溫金屬液體的形式存在。這個結論與此前僅考慮将氫原子核本身進行經典處理的傳統方法完全相反，将人們對氫相圖的認識大大推進了一步，同時對高壓物理的基礎研究也具有重要意義。

此工作的第一作者為王恩哥的博士生陳基，通訊作者為李新征和王恩哥。其他作者包括北京航空航天大學的張千帆副教授、英國倫敦大學學院的Angelos Michaelides教授、Chris Pickard教授、劍橋大學的Richard Needs教授、約克大學的Matthew Probert博士。這項研究得到了國家自然科學基金委、國家科技部等的資助。