FeHx的稳定性以及氢在地球核-幔边界的传输(英文)

作者：何宇; Duck Young Kim^*; Viktor V.Struzhkin; Zachary M.Geballe; Vitali Prakapenka; 毛河光

来源：Science Bulletin, 2023, 68(14): 1567-1573.

地球内部水和铁的反应可以生成铁-氢合金.研究铁-氢合金可以增进对地球内部氢传输的认知.我们通过高压实验和第一性原理计算的方法,对高温高压下具有面心立方结构(fcc)FeHx(x≤1)的相稳定性、密度、氢的输运性质和熔点进行了系统研究,证实了FeHx在165 GPa时的稳定性.通过高温的分子动力学模拟,发现FeHx在下地幔温压下转变为超离子态.在超离子态FeHx中,氢离子快速扩散表现出类似流体的性质,扩散系数高达3.7 10-4 cm2s-1.与超离子态冰类似,氢离子的快速扩散可以导致体系的熵增,使其的熔化温度增加.FeHx可以将氢从地幔传输到外地核,使得外核成为H的潜在储库,并在核-幔边界上方留下了富氧的块状结构.