Исследование фазовой диаграммы водорода при экстремальных давлениях

В нашей недавней работе с помощью молекулярной динамики с нейросетевым потенциалом DeePMD, подготовленным Николаем Щелкачевым, мы рассчитали линию плавления водорода в диапазоне 50–500 ГПа и исследовали его структурные, колебательные и электронные свойства. Полученная линия плавления хорошо согласуется с экспериментами и ab initio расчётами, при снижении сложности вычислений в тысячи раз. Мы показали, что при плавлении кристалла молекулярного водорода электропроводность возрастает примерно на шесть порядков, тогда как плавление атомарного водорода приводит к её трёхкратному снижению, что отражает фундаментальные различия между молекулярной и атомарной фазами плотного водорода.

На анимации можно увидеть шаг двухфазного расчёта, реализованного Славой Лукьянчуком. При фиксированных температуре и давлении мы наблюдаем, какая из фаз является более стабильной. В данном случае побеждает кристаллическая.

Сейчас Слава активно развивает статистические методы анализа короткоживущих кластеров, что позволит пролить свет на атомистические механизмы данных фазовых превращений.

Публикация в специальном выпуске журнала «Physics of Metals and Metallography» подготовлена по приглашению академика Н.В. Мушникова.