9月9日消息，arXiv预印本库9月4日收到一篇凝聚态材料计算研究（编号arXiv:2609.04955），作者为牛津大学的Hengtai Zheng与David E. Manolopoulos，主题为固态氢中核量子效应对热导率的影响。

研究采用路径积分分子动力学（PIMD）与晶格动力学相结合的方案：先在一系列温度下计算质心平均力势，再在其上以有限位移法构建谐波声子基组，进而计算非谐力常数并求解线性化声子玻尔兹曼输运方程，得到固态仲氢（parahydrogen）的热导率。结果显示，重整化后的声子色散曲线、热容与热导率均与实验测量高度吻合。

核心发现有二：其一，低温下固态氢的热输运由集体弛豫子（relaxon）模式主导，传统的声子弛豫时间近似（RTA）无法捕捉这一行为——只有采用严格的输运方程求解，才能定量复现实验热导率；其二，氢原子质量极轻，核量子效应（零点运动与隧穿）显著改变声子谱与散射相空间，是固态氢热物性不可忽略的一阶效应，而非常规材料中的微扰修正。

固态/液态氢是氢能储运（含航空与航天燃料）的候选介质，其热导率直接关系到储罐绝热设计、液化工艺能耗与安全分析。该工作提供了一个经实验验证的第一性原理计算范式，可推广至其他量子效应显著的分子晶体（如固态甲烷、冰）热物性预测。 （来源：arXiv）