极高压下氢可形成全新物质形态：固体金属氢

笑看今朝

木星的致密核心，被认为由一层含有少量氦，主要是氢分子的液态与固态金属氢包覆着

木星的致密核心，被认为由一层含有少量氦，主要是氢分子的液态与固态金属氢包覆着

英国一研究小组日前通过高压实验发现，氢存在一种新的物质状态——固体金属氢原子，并将其称为氢的物质形态第五阶段，证实此前科学家们的猜想。

氢是人们较为熟悉的一种元素，一般以双原子分子组成的气体存在。这种元素在地球上分布极广，水、土壤、空气、石油、动植物体内都能找到它的身影；宇宙中，氢元素的占比则更为巨大，有科学家猜测，宇宙中氢原子的数量比其他所有元素原子数量的总和还要多。

此前已经有科学家预测，在极端高压下，氢分子会发生分解，形成一种全新的物质形态——固体金属氢原子。但一直并没有得到实验证实。最近，最接近这一描述的实验是，在接近室温的条件下对氢气施加高达230吉帕斯卡（GPa）的压力，会得到一种氢分子和氢原子的混合状态。

英国爱丁堡大学的菲利普·道勒戴-辛普森和他的团队用金刚石对顶砧（DAC）将这项实验进一步推进。金刚石对顶砧是一种超高压发生装置，能在很小的面积上产生极大的静压强。最终，在325吉帕斯卡（GPa）的压力和接近室温（27摄氏度）的条件下，他们观测到了所期待的氢的物质形态第五阶段存在的痕迹。然后他们通过限制温度和压力，找到了这种状态存在的最低条件。研究人员推测，第五阶段的氢极有可能是人们寻找了很久的那种完全由氢原子构成的金属氢的前体。

相关论文发表在最新一期的《自然》杂志上。

人类对金属氢早有觊觎，这种材料在能源和军事方面有巨大价值。从理论上看，在超高压下得到金属氢应该是完全有可能的，但这份金属氢样品科学家却一直未能“得手”。而今获得的固体金属氢原子，很可能正是金属氢的前身，或意味着距离我们真正制出那种高密度、高储能的材料已为时不远。



腾讯太空