当前位置： 液体金属 >> 液体金属介绍 >> 17度室温之下的超导体金属氢成为物理
近一个世纪后，哈佛大学的科学家们让曾经的理论变成了现实——他们创造出了地球上最稀有、最有价值的材料:金属氢!
这种物质是由哈佛大学自然科学系教授IssacSilvera和他的博士后研究员RangaDias发现的。除了在帮助科学家回答关于物质本质的基本问题方面的实际应用外，金属氢在理论上还有广泛的势函数，比如它作为室温超导体的用途。
哈佛大学自然科学教授艾萨克·西尔维拉“这是高压物理学的圣杯，”在描述他的发现时说。“这是地球上第一个金属氢样本。这也意味着，当你看到这个标本时，你看到的是世界上从未存在过的东西!”
为了得到金属氢，席尔瓦和迪亚兹经历了一段艰难的时光，因为氢在高压下很难得到。他们将一个微小的固体氢样本置于吉帕斯卡(约万大气压)的高压下，这甚至比地球中心的压力还要高。
在这种极端的外部压力下，氢分子的化学键会被打开，最终形成由氢的最小单位组成的结晶氢，即具有金属性质的金属氢。
钻石对铁砧施加的压力比地心施加的大这项工作不仅为了解氢的一般性质提供了一个重要的新窗口，而且为研究这种潜在的革命性新材料提供了一种前所未有的方法。
“关于金属氢的许多预测中，最重要的一个是材料将是‘亚稳态’的，这意味着材料本身不是处于平衡状态，而是保持相对稳定，”Silva说。
亚稳态金属氢(MSMH)在金属氢的应用中起着至关重要的作用。亚稳金属氢的一个重要性质是，当压力被消除时，它不会立即恢复到正常的氢。
做一个不恰当的类比，这有点类似于在高温高压下使用石墨制备金刚石。当恢复到室温和压力时，金刚石将保持金刚石的状态，而不会变回石墨。
石墨与金刚石确定材料是否稳定仍然是一个重要的问题，Silva说。因为先前的预测表明，金属氢在室温(约17摄氏度)下可能是超导体。
“这将是革命性的，”西尔维拉教授补充说。“在TheBuzz电网中，高达15%的能量会在传输点损失，所以如果你能用这种材料制作一根电缆，并把它放入电网，它将完全扭转这种情况。”
迪亚兹说，室温超导体绝对是物理学的圣杯。它可以彻底改变我们的交通系统，使磁悬浮高速列车成为可能。它还可以提高电动汽车的效率，并改善许多电子设备的性能。
金属氢也可以彻底改变能量的产生和储存——因为超导体是零电阻的，能量可以通过超导线圈中的电流储存起来，然后在需要时使用。
在足够的压力下，透明的氢分子变成黑色氢半导体，然后变成金属氢原子
金属氢不仅有可能彻底改变地球上的生命，而且作为世界上已知的最强大的火箭推进剂，它还将帮助人类探索遥远的太空。
“制备金属氢需要消耗大量的能源。所以如果你把它重新转化为氢分子，你就会释放所有的能量，这将使金属氢成为人类已知的最强大的火箭推进剂，并彻底改变太空。”
衡量火箭燃烧燃料效率的一个指标是“比冲量”，即推进剂从火箭尾部喷射出来的速度，以秒为单位。目前，最强大的液体推进器比冲量为秒，而金属氢的理论冲量为秒。
席尔瓦说:“这将使探索外行星变得更容易。”金属氢很重要，因为它将把发射阶段从两个减少到一个。与此同时，我们能够将更大
此外，为了满足创造新材料所要求的苛刻条件，Silva和Diaz选择了地球上最坚硬的材料之一:钻石。
但他们使用的钻石不是天然钻石，而是两颗精心打磨的人造钻石。这两颗钻石在使用前经过特殊处理，使它们更坚固。然后，两颗钻石相对地安装在一个钻石砧上。
图中的上下两颗金刚石对顶砧压缩氢分子，在压力足够的条件下，样本转化为右图的氢原子。
“我们用金刚石粉抛光了钻石的表面，但它会破坏表面的结构，剥离碳原子。当我们用原子力显微镜观察金刚石表面时，我们发现了一些缺陷。这些缺陷会削弱材料，并可能导致材料断裂。”
他说，为了解决这个问题，他们使用了一种称为活性离子蚀刻的工艺，刮出一层只有5微米厚的薄层，直径只有人类头发的十分之一。然后，他们在钻石上涂上一层薄薄的氧化铝层，以防止氢扩散到晶体结构中，导致材料脆化。
经过40多年的研究，席尔瓦承认第一次看到它很激动。这距离金属氢的首次理论发现已经过去了将近一个世纪!
博士后研究员兰加·迪亚斯(RangaDias)介绍了这一发现所使用的实验设备
“这真的很令人兴奋，”他说。当时，研究小组正在做实验，每个人都认为我们很有可能实现这个目标。然后他们打电话给我说，‘样品很亮!’我跑过去一看，原来是金属氢!”西尔瓦纳教授兴奋地回忆道。“我马上说，我们必须做测
“这是一项无与伦比的成就，即使金属氢只能在这种类型的钻石砧中找到，这也是一项革命性的发现。”#氢#
来源：DeepTech深科技
