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但当两个氢原子被两个不可对的电子勾搭在沿途九游手游平台
发布日期:2024-07-03 05:41    点击次数:66

氢在地球上不是一种金属,但科学家们一直试图在高压下制造金属氢九游手游平台,以解锁一种新的超导体。

什么东西又发光又导电?

谜底经常是金属。

而氢气,是一种无色无味的气体。至少乍一看,它不是一种具有金属性质的元素。关系词,自19世纪后期以来,物理学家建议在一定条款下不错产生金属氢的表面。

这些表面赢得了因循,部分原因是在扫数这个词太阳系中都发现了金属氢。举例,木星的里面被觉得是金属氢——巨型气态行星里面的高压将氢挤压成超导金属,从而产生了行星的强磁场。但在地球上,实验上的困难使得金属氢在近一个世纪里都难以捉摸。

1935年,固态物理学的领军东谈主物、物理学家尤金·维格纳(Eugene Wigner)和希拉德·贝尔·亨廷顿(Hillard Bell Huntington)在《化学物理杂志》上发表了一篇论文,建议氢在高压下可能是金属。他们假定这将发生在25千兆帕斯卡(GPa)——海平面大气压力的25万倍。

物理学家尤金·维格纳(Eugene Wigner)

爱丁堡大学斟酌极点条款的物理学培植尤金·格雷戈里扬茨告诉《LiveScience》杂志:“在试验中,这个压力可能要高得多。”

他说,维格纳和亨廷顿的臆度是结束氢金属态所需高压的下限。

多年来,几个斟酌小组宣称照旧创造了金属氢,但他们的效果只可通过恶运的测量来阐发。2017年哈佛大学发表在《科学》杂志上的一项斟酌宣称,他们以495GPa的压力制造了金属氢,但由于东谈主们追忆他们若何校准压力测量、他们将不雅察效果与之相比的模子、以及繁重可重复性,这一斟酌激励了怀疑和争论。格雷戈里扬茨说:“独一的测量数据是用iPhone拍摄的四张相片。”

2019年发表在《天然物理学》杂志上的一项斟酌文书称,制造半金属氢的压力为350GPa。

德国马克斯·普朗克化学斟酌所高压物理、化学和材料科学实验科学家米哈伊尔·埃雷米茨告诉《LiveScience》杂志:“咱们把它挤得很大,体积险些是正本的20倍。”

这些高压实验惟有在金刚石压腔(diamond anvil cell)发光辉才成为可能。

金刚石压腔(diamond anvil cell)结构默示图

通过这种工夫,精细的氢气或液态氢被装入一个小罐中,并被挤在两颗钻石(已知最硬的物资)之间。天然氢惟有一个电子,但当两个氢原子被两个不可对的电子勾搭在沿途,变成共价键时,它天然变成氢分子。当氢分子被压缩时,两个原子之间的力就像弹簧雷同运行振动。跟着这些振动的频率飞腾,意味着原子之间的距离越来越近。

在这少量上,原子之间的距离相等小,氢分子将升沉成固体氢。1979年,在5.5GPa的压力和略高于室温的条款下,固态氢得到了结束。

然则,淌若科学家们加大压力,一朝压力逾越33GPa,就会发生奇怪的事情:振动频率运行裁减,这意味着原子正在辩认互相。

闪闪发光的金属(铝)

1980年发表在《物理辩驳快报》上的一项斟酌不雅察到了这种效应。斟酌东谈主员筹算出,淌若压力赓续增多,氢原子之间的键最终会断裂,产生具有单价或最外层电子的纯碱金属。碱金属勾搭成固体,共用它们的价电子来导电。另一方面,氢原子天然变成氢分子(H2),这是化学中最强的键之一,格雷戈里扬茨在一封电子邮件中告诉Live Science。惟有高压(比如逾越33GPa)或低温能力冲破这种键,生成碱金属。碱金属,如锂和钠,位于元素周期表的第一族,就在氢的正下方。它们会与水响应变成强碱。

40多年当年了,这项职责弘扬逐步。“实验确凿相等困难,”埃雷米茨说,因为钻石或然会松弛,无法达到最高压力,或者无法对惟有几微米的微细样本进行测量。

格雷戈里扬茨说,即使如斯,固态金属氢可能也不远了。他的斟酌小组和其他斟酌东谈主员照旧不雅察到氢样本变暗,这标明“带隙”正在减弱。带隙是导电带和价带之间的空间。

在金属中,导电带和价带之间的空间叠加并产生导电性。

格雷戈里扬茨说:“我觉得这种金属景象的特质比金属自身更理由。”有一种不雅点臆度氢在金属方式下是液态的,可能是超导体。

新的超导体很进犯,因为现在的遴选很有限,它们经常只可在极低的温度下职责,埃雷米茨说。超导体对筹算机芯片和核磁共振成像仪等当代工夫至关进犯。

但格雷戈里扬茨觉得氢超导体短期内不会在工业上得到行使,因为赢得纯金属氢超出了现在的工夫智商。

相悖,包括格雷戈里扬茨在内的好多科学家都把元气心灵聚拢在氢化物上九游手游平台,氢化物是由金属和氢构成的。这些样品仍然很小,但氢化物实质上不错变成超导体,大略在比纯氢低得多的压力下职责。关系词,格雷戈里扬茨说,这些压力仍然太高,无法在工业上使用。“但行为一种物理悦目,这皆备是山外有山的,”他说。



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