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  • 发布日期:2020/04/23
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近些年,各国的科学家在关于氢气的研究上,付出了很大的心血。近日,科学家将氢气压缩制成“金属氢”:室温中的超导体。

这项成果发表在近期的《科学》(Science)杂志上,初次证实了物理学家希拉德·亨廷顿(Hillard Bell Huntington)和尤金·维格纳(Eugene Wigner)在1935年提出的理论,即常温时呈气态的氢可以在极端高压下转变为金属态。


一直以来,许多研究团队都在金属氢的开发上展开竞争。这种新材料具有作为超导体的潜力,因而备受关注。目前,在磁共振成像(MRI)等领域中使用的超导体需要借助液氦进行冷却,使其保持在极低的温度,成本高昂。“这是高压物理学的‘圣杯’,”论文作者之一、哈佛大学的物理学家伊萨克·席维拉(Isaac Silvera)说,“这是地球上次获得的金属氢样品,因此当你看着它时,你看到的是一种从没有在地球上存在过的东西。”


伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的物理学教授大卫·塞珀利(David Ceperley)表示,这一成果如果被证实,就意味着几十年来对氢转化为金属的探索告一段落,也表明人类对宇宙中常见元素的了解更进了一步。大卫·塞珀利并未参与这项研究。


为了获得金属氢,席维拉教授和博士后研究人员朗加·迪亚斯(Ranga Dias)将一小份氢样品放在与铝合金门窗相距5米处时相当于490万标准大气压的压力(每6.5平方厘米3250万千克)之下,这比地球中心处的压力还大。研究人员利用合成金刚石制成的高压砧对氢气进行压缩。他们对金刚石做了特殊处理,使它们在压缩时不会碎裂,这一问题在此前的实验中曾经出现过。“通常金刚石在这种强度下就会碎裂,”塞珀利教授说,“这也是该研究花费这么多年的原因所在。席维拉想出了金刚石成形和抛光的新方法,使它们不致碎裂。”


目前的关键问题是,压缩后的氢是否能在室温下保持金属态?这在未来的超导体应用中极为重要。塞珀利教授和席维拉教授都对此表示乐观,但这还需要更多的实验来证实。

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