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研究人员发现金属氢在425吉帕斯卡的证据

发布时间:2020/02/03 科技 浏览次数:379

 
在研究的压力范围内选择测量值。 a,在同时的前后强光照射下,在压缩的不同阶段拍摄的氢气样品的照片。氢样品由蓝色箭头指示。大约310 GPa时,样品可逆地变成黑色,如压力增加时以315 GPa和压力减少时以300 GPa所拍摄的照片所示。在427 GPa的压力下,样品处于金属状态,并且仍与gasket衬垫区分开。钻石尖端中心处的红色外观归因于钻石带隙的减小。 b,在各种压力下的红外透射光谱。分别由红色星号和三角形表示与振动子和带隙的闭合有关的固有吸收特征。 c,在压力增加(红色)和减少(蓝色)期间,氢气压力演变与作用在T-DAC活塞上的氦膜压力之间的关系。插图是在三个压力下收集的拉曼钻石光谱的高波数部分。用于计算压力的步骤中的波数以红点表示,并在键中记录。实线是眼睛的指南。 a.u.,任意单位。图片来源:Nature(2020)。 DOI:10.1038 / s41586-019-1927-3一个研究小组发现了在425吉帕斯卡的压力下氢发生相变的证据,其中两个是法国原子能委员会(AEC),另一个是Soleil同步加速器。 Paul Loubeyre,Florent Occelli和Paul Dumas在《自然》杂志上发表的论文中描述了在如此高的压力下测试氢气以及他们从中学到了什么。
很久以前,研究人员就得出理论认为,如果氢气受到足够的压力,它将转变为金属。但是这些理论无法得出需要多少压力。当科学家开发出能够施加高压的工具时,人们开始对理论产生怀疑,而高压被认为是将氢气挤压成金属所必需的。理论家只是将数字提高了。
然而,在过去的几年中,理论家们达成了共识-他们的数学表明,氢应在大约425吉帕斯卡的温度下转变-但还没有产生如此大压力的方法。然后,去年,AEC的一个团队对钻石砧室进行了改进,这种方法多年来一直被用来在实验中产生巨大的压力。在钻石砧室中,两个相对的钻石用于压缩高度抛光尖端之间的样品-产生的压力通常使用参考材料测量。通过称为环形钻石砧室的新设计,尖端被制成带有凹槽圆顶的甜甜圈形状。使用时,圆顶会变形,但在高压下不会破裂。借助新设计,研究人员能够施加高达600 GPa的压力。仍然留下了如何在压缩氢样品时对其进行测试的问题。研究人员通过简单地将一束红外光向下照射穿过设备的中心来克服了这一挑战,在正常温度下,它可以直接穿过氢气。但是,如果要与过渡金属相遇,它将被阻挡或反射。
研究人员发现,压缩到425吉帕斯卡的氢气样本会阻挡所有红外光和可见光,并显示出光反射率。他们认为他们的结果表明氢确实在425吉帕斯卡下变成了固体,但他们已经在计划另一项测试以增强其发现。他们想重复实验以确定样品是否开始以425千兆帕斯卡的电流导电。