【摘 要】
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寻找新型高硬度材料和新型高温超导材料一直是凝聚态物理和材料研究领域的热点问题。本文利用理论预言晶体结构技术,结合基于密度泛函理论的第一性原理计算对过渡族金属轻元素化合物和富含氢材料体系开展了高压新结构、硬度、电子-声子相互作用等方面的研究,预言了几种潜在的新型高硬度材料和具有高超导温度的新型富含氢超导体,得到了以下创新性结果：1.理论确定了实验合成的OsN2和IrN2的晶体结构,首次提出了它们在零
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寻找新型高硬度材料和新型高温超导材料一直是凝聚态物理和材料研究领域的热点问题。本文利用理论预言晶体结构技术,结合基于密度泛函理论的第一性原理计算对过渡族金属轻元素化合物和富含氢材料体系开展了高压新结构、硬度、电子-声子相互作用等方面的研究,预言了几种潜在的新型高硬度材料和具有高超导温度的新型富含氢超导体,得到了以下创新性结果：1.理论确定了实验合成的OsN2和IrN2的晶体结构,首次提出了它们在零温常压和高压下的晶体结构,获得了高压相变序列。理论模拟了RuN2和RhN2的实验合成条件,发现实验合成这两种新型高硬度材料是可行的。2.理论设计了新型高硬度材料OsN,计算了实验合成条件,揭示了OsN三维网络结构的强共价键是其超不可压缩性的根源。利用“冷冻声子”方法提出了OsC至今为止最为合理的晶体结构,澄清了多年来在其结构上的争议。3.确定了富含氢化合物SiHH4（H2）2的晶体结构,发现了低压下H2分子取向的无序性。在更高压力下的理论模拟发现,SiHH4（H2）2转变成高温超导体,其超导转变温度在250GPa时达到了98-107K,揭示了SiHH4和H2分子间的直接共价相互作用是其高超导温度的物理根源。4.提出了YH3在高压下的两个新相,为进一步研究其高压超导行为提供了知识储备。
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