一項關于高壓下流體氫行為的研究在國際權威期刊《化學物理學雜志》上發表，該研究由莫斯科物理技術與技術學院、俄羅斯科學院高溫聯合研究所、俄羅斯科學院高壓物理研究所、意大利拉奎拉大學和俄羅斯國立高等經濟學院的科學家共同完成。研究結果顯示，導電流體氫在高壓下的行為類似于等離子體，這一發現對于熱核聚變、超導領域的研究以及深入了解巨行星的結構具有重要意義。

長期以來，物理學家們一直致力于確定流體氫從分子相到導電(金屬)相的相變性質。2020年，理論和計算研究表明，在高壓條件下，氫的擴散會異常增加。然而，由于實驗數據的限制以及直接從頭計算的高昂成本，科學家們一直難以準確確定擴散系數和粘度系數。為了克服這一難題，研究人員決定結合機器學習和經典分子動力學方法，以獲得從頭計算的精度并研究大模型中氫流體的動態特性。

圖 1. 左側是所研究的氫模型的可視化，右側上部是 Cheng 等人的作品中擴散系數對不同溫度下密度的依賴關系。 2020(紅色)和 Bund 等人。顯示 2021(綠色)。本研究獲得的結果顯示在底部。在700K，800K和900K時擴散系數急劇增大，表明分子鍵解離，原子遷移率急劇增加。在 1100 K 時，不再觀察到擴散系數的跳躍，這表明已超過臨界點(用藍色星號標記)。來源：© Nikolay Kondratyuk

在研究中，科學家們從從頭算中收集了不同溫度和密度下不同系統配置的能量和力，并通過主動學習模式選擇預測誤差最大的配置進行額外計算，以提高模型的準確性。最終，他們得到了名為DeepMD的潛力模型，該模型能夠重現從頭計算的結果，但速度更快。所開發的潛力模型保留了量子計算的準確性，并將大量粒子的計算速度提高了幾個數量級，為科學家首次計算出了致密、加熱的氫流體的粘度提供了可能。

研究結果顯示，在相變過程中，氫流體的粘度顯著增加，然后隨著密度的進一步增加而降低。這一趨勢與鋰等堿金屬的行為一致。此外，研究還發現，在700、800和900K溫度下，擴散系數顯著增加，且相應的相變密度也顯著增加。這種變化與氫分子解離引起的原子遷移率增加有關。將得到的圖像與密度泛函理論研究和實驗數據進行了比較，結果表現出一致性，證實了模擬氫流體所開發的潛力的有效性。

莫斯科物理技術學院計算物理中心執行主任尼古拉·康德拉圖克表示，他們正在開發一種想法，即高壓下氫流體的粘度可以與堿性熔體的粘度表現相同，并將在未來的研究中對此進行測試。他還透露，研究團隊計劃進一步改進模型，考慮量子核效應，在訓練樣本中添加更多統計數據，計算氫同位素，并將類似的方法應用于其他含氫系統。