初步申请新的金属氢的阶段

自从1935年第一次预测,氢可以承担一种金属在巨大的压力下,为了找到它一直充斥着虚假的和有争议的主张。这个传奇的最新章节,然后,一个可以理解的谨慎。高压物理学的两个退伍军人,罗素Hemley在华盛顿特区的乔治华盛顿大学约翰谢霆锋在加拿大萨斯喀彻温大学的,和他们的同事们绘制出结晶氢在高压液体加热后融化。¹他们报告新高压晶体光谱证据阶段,他们认为可能对应于一个先前预测的量子计算——这一阶段计算显示金属。

最初的预测金属氢尤金·维格纳和希拉德亨廷顿基于参数,如果分子固体压缩,所有的氢原子是等距的,相同的,是注定要成为金属材料,没有带隙electron-filled价带和空的导带。但是Hemley说,他们的新结果,结合实验和理论研究暗示早些时候在液体和固体形式的金属行为非常密集的氢,指向一个更复杂的图像和几个不同的金属。

研究材料在这些极端压力下通常使用冲击压缩完成——基本上就是一种爆炸,迅速,飞快地压缩样本,或者通过使用一个设备称为钻石砧细胞(DAC),挤在两个样本的钻石“牙齿”。但得到一个明确的观点的样本,和知道什么是压力,都是具有挑战性的DAC的工作。这种不确定性困扰最近的说法²哈佛大学的研究人员看到过Wigner-Huntington过渡金属氢。

选择你的牙齿

Hemley现在和他的同事们声称,他们已经访问先前难以接近的相空间的一部分稠密氢,达到300 gpa压力而变暖高达900 k的装置。Hemley说,这部分的问题找到合适的牙齿。精心挑选的钻石铁和抛光在我们实验室为了抵御加热这些压力,”他说。一些团体把一个坚硬的表面涂层在钻石阻止氢扩散,但Hemley和他的同事们选择不,说这风险引入伪光谱信号的涂层。

这将是令人兴奋的实验可以探测固体金属氢时,因为它几乎肯定将是一个室温超导体

大卫Ceperley,伊利诺伊大学香槟分校

研究人员研究了氢样品使用拉曼光谱可以观察到原子晶格的振动。这些振动的变化表示在固相转变,而所有的振动当样品融化消失。Hemley和同事会融化过渡在100年到300年平均绩点压力,融化的温度大约是600 - 650 k。

其中一些“融化行”已经制定,³但Hemley和他的同事们发现一个扭结约140 gpa,这表明一个新的固相的形成。Hemley说可能有其他更高的压力。所有先前的估计超过140 gpa是基于推断的实验数据和理论计算,”他说。我们的结果表明,原位测量是必要的。”

识别阶段

结合先前的研究,研究结果表明,可能有四个或更多在这些压力,一些高度金属固体阶段,其他弱。特别是,研究人员看到一个新的拉曼峰值出现在300 gpa和温度超过373 k。找出哪些阶段可能是负责任的,他们计算出拉曼光谱对各种结晶形式先前预测理论在这些条件下,并发现其中的一个——金属相有一个峰值在同样的频率。这是他们看到什么?

一个奇怪的这些结果,说尤金Gregoryanz英国爱丁堡大学的是实验拉曼峰值压力似乎没有转变,正如预期的那样。除此之外,“计算不够准确,使一个自信的识别,凝聚态物理学家说大卫Ceperley美国伊利诺伊大学香槟分校。自由能的阶段之间的差异很小,所以一个结论性的决心将需要更精确的测量和计算。

”这将是令人兴奋的实验可以探测固体金属氢时,因为它几乎肯定将是一个室温超导体,“Ceperley补充道。但要做到这点,他们必须超过400 gpa”,他说。

热,密集,金属氢预计存在于核等气体巨行星木星——但它会比这里暖和得多。Hemley还说,“我们不能排除存在富含氢的行星与冷却器内部直接对应的我们的新数据。

Ceperley说,更重要的是,这样的实验提供了一个探索那些更极端的试验场。“如果我们能成功地预测和测量固体阶段氢在这些条件下,然后给一些信心,我们可以在更高的温度。