【前沿】《Science》 氢气首次被压缩制成金属氢!可能用作室温超导体!

据国外媒体报道，近日，美国科学家成功将氢气压缩制成“金属氢”，这是一种全新的材料，可以用于制造室温中使用的高效率电导体。

金刚石高压砧正在压缩分子态氢气的示意图。在更高的压力下，分子态氢会转变为原子态氢，如右侧小图所示。

这项成果发表在近期的《科学》（Science）杂志上，首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，“这是地球上首次获得的金属氢样品，因此当你看着它时，你看到的是一种从未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最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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