Using density functional molecular dynamics simulations, we study the behavior of different hydrogen-oxygen compounds at megabar pressures and several thousands of degrees Kelvin where water has been predicted to occur in superionic form. When we study the close packed hcp and dhcp structures of superionic water, we find that they have comparable Gibbs free energies to the fcc structure that we predicted previously [Phys. Rev. Lett., 110 (2013) 151102]. Then we present a comprehensive comparison of different superionic water candidate structures with P2_1, P2_1/c, P3_121, Pcca, C2/m, and Pa3 symmetry that are based on published ground-state structures. We find that the P2_1 and P2_1/c structures transform into a different superionic structure with P2_1/c symmetry, which at 4000 K has a lower Gibbs free energy than fcc for pressures higher than 22.8 +- 0.5 Mbar. This novel structure may also be obtained by distorting a hcp supercell. Finally we show that H2O2 and H9O4 structures will also assume a superionic state at elevated temperatures. Based on Gibbs free energy calculations at 5000 K, we predict that superionic water decompose into H2O2 and H9O4 at 68.7 +- 0.5 Mbar.


翻译:使用密度功能分子动态模拟, 我们研究不同氢氧化合物在超压压下和数千度开尔文的行为, 预测水会以超离子形式发生。 当我们研究紧密包装的超离子水的 hcp 和 dhcp 结构时, 我们发现它们拥有与我们先前预测的[Phys. Rev. Lett., 110 (2013) 15110102] Fcc结构的类似Gibs自由能量。 然后我们将不同的超离水候选结构与P2_ 1, P2_1/c, P3_ 121, Pcca, C2/m, 和 Pa3 的对称进行综合比较。 我们发现, P2_ 1 和 P2_ 1/ c 结构会转化为不同的超离子结构, P2_ 1/ c 。 4000 K 压力高于22.8 +-0.5 Mbar。 这个新结构也可以通过对一个 hcp 超级细胞进行校准而获得。 最后, 我们显示, 在H2O2 和 H9 5 高级GIF4 将 的 H4 的H4 高级预测, 的H2 将假设在H2 的H4 的H2 的H2 和 H4 上, 高级的H4 高级的H4 的H2 将 的H2 的H2 的H2 的H2 5 5 的H2 和 HS2 的H2 高级的 5 5 5 将 的 的 的 的H2 的 高级的 的 的 的 的 的 高级的 H2 和 H2 的 H2 5 5 5 的 H2 5 5 的 H2 的 H2 的 H2 5 的 的 H2 5 5 5 5 5 5 的 H2 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

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