常温下的超导体金属氢
2017-06-07
中学科技 2017年5期
早在1935年,英国物理学家贝纳尔就预言,在一定的高压下任何绝缘体都能变成导电的金属。科学家们通过不懈的努力,确实已经获得了很多这样的导电体,如磷,但稳定的金属氢样品始终没有得到。直到最近,美国科学家宣称研制出了“金属氢”,这种常温下的超导体引起了科学界的广泛关注。
金属氢之梦
在金属状态下,氢分子分裂成单个氢原子,并且其电子能够自由运动。在金属氢中,氢分子键断裂,分子内受束缚的电子被挤压成共有电子。这种电子的自由运动,使金属氢具有了导电的特性。因此,想要把氢制成金属,关键就是把电子从原子的束缚下解放出来,把共价键转变为金属键。
解决这个关键问题的方法是,让氢原子在足够大的外界压力下紧密地结合在一起,使每个原子都被8个、10个甚至12个近邻原子所包围,每个氢原子的单个电子能够摆脱原子核的吸引力,从一个原子滑到另一个相邻的原子,这样就可以得到金属氢。
来自美国哈佛大学的研究团队利用合成金刚石(经过特殊处理,不会破碎)制成高压砧对氢气进行压缩,施加相当于490万标准大气压的压强(1标准大气压≈101千帕),这压强比地球中心处的压强还大,从而使氢变成具有金属特性的导电体,这就是被称为“第五状态氢”的金属氢,即氢的固体金属状态。这是一种新的物质形态,这种状态的氢通常存在于大型行星或太阳内核之中,它具有高密度、高储能的特点。
广泛的应用前景……p>
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