Simple Molecular Systems at Ultrahigh Pressures

超高压下的简单分子系统

基本信息

  • 批准号:
    0805056
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-08-01 至 2011-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

TechnicalA series of experimental studies of simple molecular systems to pressures above 300 GPa (3 megabars) over a broad range of temperatures will be carried out in this project. The research takes advantage of numerous developments in diamond-anvil cell techniques, including advances in analytical methods that utilize synchrotron x-radiation, optical spectroscopy, and transport probes. Hydrogen-dominant simple molecular solids, alloys, and selected elements will be examined to search for metallization and superconductivity. The crystal structures and electronic structures of newly discovered high-pressure phases will be determined using synchrotron x-ray techniques. Newly discovered high-pressure radiation chemistry will be explored. By improving our understanding of fundamental interactions in condensed matter, the project will impact areas of the physical sciences as diverse as nanoscience to the interiors of giant planets. The proposed work will showcase the synergy between fundamental science and new technologies, including addressing future energy problems. The project will advance technology necessary for studying matter under more extreme conditions. The research will seek to enhance capabilities major national facilities, and will train post-doctoral fellows as well as high school students, undergraduates, graduate students, and visiting investigators.Non-technicalThis project will explore the nature of matter through experimental studies of simple molecular substances subjected to pressures to above 3 megabars (3 million times atmospheric pressure) over a broad range of temperatures from near absolute zero to many thousands of degrees. The project takes advantage of numerous recent developments in the ability both to subject materials to these extreme conditions and to probe samples under those conditions with synchrotron x-rays, lasers, and new magnetic and electrical methods. Hydrogen-rich molecules will be transformed into new kinds of metals and superconductors, and the nature of metallic hydrogen, a predicted entirely new state of matter with exotic properties, will be explored. The dramatic changes in crystal structure and chemical bonding expected for materials under extreme conditions will be determined using a variety of synchrotron x-ray methods. The results impact materials science, nanoscience, planetary science, and astrophysics. The work will lead to development of new energetic materials, novel superconductors, gas storage materials, and superhard materials. The research will enhance capabilities at major national facilities, and will train high school students, undergraduates, graduate students, postdoctoral associates, and senior scientists. Impacts on both science and society broadly are therefore expected.
技术 该项目将在广泛的温度范围内对简单分子系统进行一系列压力超过 300 GPa(3 兆巴)的实验研究。该研究利用了金刚石砧池技术的众多进展,包括利用同步加速器 X 辐射、光谱和传输探针的分析方法的进步。将检查以氢为主的简单分子固体、合金和选定的元素,以寻找金属化和超导性。新发现的高压相的晶体结构和电子结构将使用同步加速器 X 射线技术确定。将探索新发现的高压辐射化学。通过提高我们对凝聚态物质中基本相互作用的理解,该项目将影响从纳米科学到巨行星内部的物理科学领域。拟议的工作将展示基础科学和新技术之间的协同作用,包括解决未来的能源问题。该项目将推进在更极端条件下研究物质所需的技术。该研究将寻求增强主要国家设施的能力,并将培训博士后研究员以及高中生、本科生、研究生和访问研究人员。非技术性该项目将通过对简单分子物质进行实验研究来探索物质的本质,这些物质在接近绝对零到数千度的温度范围内承受超过3兆巴(300万倍大气压)的压力。 度。该项目利用了许多最新进展,既能够使材料承受这些极端条件,又能够在这些条件下使用同步加速器 X 射线、激光和新的磁电方法探测样品。富氢分子将转化为新型金属和超导体,并且将探索金属氢的性质,这是一种预测的具有奇异特性的全新物质状态。材料在极端条件下预期的晶体结构和化学键的巨大变化将使用各种同步加速器 X 射线方法来确定。研究结果影响了材料科学、纳米科学、行星科学和天体物理学。这项工作将促进新能源材料、新型超导体、储气材料和超硬材料的发展。该研究将增强国家主要设施的能力,并将培训高中生、本科生、研究生、博士后和高级科学家。因此,预计会对科学和社会产生广泛的影响。

项目成果

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