碳纳米管内高压力、高密度氢同位素存储和一维氢金属化的研究

在理论上采用碰撞反应分子动力学模拟和第一原理计算相结合的方法，在实验上采用低能注入的方法，研究氢、氘、氚、氦等轻原子装入碳纳米管中形成高密度物质的内贮结构。利用碳纳米管的优良的机械抗张强度的特性和非平衡碰撞注入方法不受通常的毛细管作用吸入方法的热力学平衡的限制，可以在纳米管中形成高压力、高密度的物质储存。利用双壁管或多壁管外壁的加固作用，可以在内管中得到100GPa 以上的高压高密度状态，获得在纳米空间研究极端条件下的原子分子反应、凝聚和相变过程。在理论上建立加压和升温模型后，可以在数百GPa 和0K-3000K 的压力和温度范围内研究在纳米管内部的氢量子液的金属化过程。这些研究工作可以为高密度氢储存、热核聚变材料贮存、氢的金属化、极端条件下材料的合成和材料性质等前沿问题研究提供独特的新方法。