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团队通过计算模拟得到了氨-氦在0~300GPa和0~5000K温压条件下的相图,结果显示,氨和氦在9GPa压力下就能形成稳定的(NH3)2He化合物,在9GPa~300GPa的压力范围内可以形成四种稳定的氨-氦化合物。有趣的是在Fmm2-(NH3)2He相中发生了由NH3到(NH2)-和(NH4)+的分解,H、He和N随着温度的升高会依次进入快速移动状态,展现出丰富和复杂的相变行为,而且Fmm2-(NH3)2He相在天王星和海王星的下地幔温压范围内也能够以超离子态与液态混合的形式存在,说明氦也可能普遍存在于天王星和海王星的上地幔中。此工作加深了对高压下氦化合物结构和物性的认识,对人类认知冰巨星具有重要意义。
该工作得到了国家自然科学基金和挑战计划等项目的支持。
压力下氨-氦化合物的相图
分子动力学计算的Fmm2-(NH3)2He相在不同温压条件下的均方差位移和原子移动轨迹
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