ved lave temperaturer og ved trykk opp til rundt 400 GPa danner hydrogen en serie faste faser dannet fra diskrete H2-molekyler. Fase i oppstår ved lave temperaturer og trykk, og består av et sekskantet tettpakket utvalg av fritt roterende h2-molekyler. Ved å øke trykket ved lav temperatur oppstår en overgang Til Fase II ved opptil 110 GPa. Fase II er en ødelagt symmetristruktur der H2-molekylene ikke lenger kan rotere fritt. Hvis trykket økes ytterligere ved lav temperatur, oppstår En Fase III ved omtrent 160 GPa. Ved å øke temperaturen oppstår en overgang TIL En Fase IV ved en temperatur på noen få hundre kelvin ved et trykkområde over 220 GPa.Identifisering av atomstrukturer i de forskjellige faser av molekylært fast hydrogen er ekstremt utfordrende, fordi hydrogenatomer interagerer med Røntgenstråler svært svakt, og bare små prøver av fast hydrogen kan oppnås i diamant amboltceller, slik At røntgendiffraksjon gir svært begrenset informasjon om strukturene. Likevel kan faseoverganger oppdages ved å se etter brå endringer I Raman-spektrene av prøver. Videre kan atomstrukturer utledes fra en kombinasjon Av eksperimentelle Raman spektra og første prinsipper modellering. Tetthet funksjonelle teori beregninger har blitt brukt til å søke etter kandidat atomstrukturer for hver fase. Disse kandidatstrukturene har lave frie energier og Raman-spektra i samsvar med eksperimentelle spektra. Quantum Monte Carlo metoder sammen med en første-prinsipper behandling av anharmoniske vibrasjonseffekter har da blitt brukt til å oppnå de relative Gibbs frie energier av disse strukturene, og dermed for å oppnå en teoretisk trykk – temperatur fasediagram som er i rimelig kvantitativ avtale med eksperiment. På denne bakgrunn antas Fase II å være en molekylær struktur Av p21/c-symmetri; Fase III er (eller ligner) en struktur Av C2/c-symmetri som består Av flate lag av molekyler i et forvrengt sekskantet arrangement; Og Fase IV er (eller ligner) en Struktur Av Pc-symmetri, bestående av alternative lag av sterkt bundet molekyler og svakt bundet grafenlignende ark.