Vid låga temperaturer och vid tryck upp till cirka 400 GPa bildar väte en serie fasta faser bildade från diskreta H2-molekyler. Fas i uppträder vid låga temperaturer och tryck och består av en hexagonal nära packad uppsättning fritt roterande H2-molekyler. Vid ökning av trycket vid låg temperatur sker en övergång till fas II vid upp till 110 GPa. Fas II är en trasig symmetristruktur där H2-molekylerna inte längre kan rotera fritt. Om trycket ökas ytterligare vid låg temperatur påträffas en fas III vid cirka 160 GPa. Vid ökning av temperaturen sker en övergång till en fas IV vid en temperatur av några hundra kelvin vid ett tryckområde över 220 GPa.att identifiera atomstrukturerna i de olika faserna av molekylärt fast väte är extremt utmanande, eftersom väteatomer interagerar med röntgenstrålar mycket svagt och endast små prover av fast väte kan uppnås i diamantstädceller, så att röntgendiffraktion ger mycket begränsad information om strukturerna. Icke desto mindre kan fasövergångar detekteras genom att leta efter abrupta förändringar i Raman-spektra av prover. Dessutom kan atomstrukturer härledas från en kombination av experimentella Raman-spektra och första principmodellering. Densitet funktionella teori beräkningar har använts för att söka efter kandidat atomstrukturer för varje fas. Dessa kandidatstrukturer har låga fria energier och Raman-spektra i överensstämmelse med experimentella spektra. Quantum Monte Carlo metoder tillsammans med en första principer behandling av anharmoniska vibrationella effekter har sedan använts för att erhålla de relativa Gibbs fria energier av dessa strukturer och därmed för att erhålla en teoretisk tryck-temperatur fasdiagram som är i rimlig kvantitativ överensstämmelse med experiment. På grundval av detta antas fas II vara en molekylär struktur av P21 / c-symmetri; fas III är (eller liknar) en struktur av C2/c-symmetri bestående av plana lager av molekyler i ett förvrängt hexagonalt arrangemang; och fas IV är (eller liknar) en struktur av Pc-symmetri, bestående av alternativa lager av starkt bundna molekyler och svagt bundna grafenliknande ark.