原子金属氢创造了声称科学家

在理论化近一个世纪之后，哈佛大学的科学家声称已经成功地创造了地球上最稀有的，并且可能是最有价值的材料之一-原子金属氢。除了帮助科学家回答有关物质性质的基本问题外，理论上该材料还具有广泛的应用，包括作为室温超导体。

“这是高压物理的圣杯，” 美国哈佛大学的Isaac Silvera教授说，“这是地球上第一个金属氢的样本，所以当你看到它的时候，你会看到一些以前从未存在过的东西。” 西尔维拉说。为了创造它，研究人员挤压了一个微小的氢样品，其大小为495千兆帕，或每平方英寸超过7170万磅-比地球中心的压力大。

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Silvera说，在这些极端压力下，固体分子氢分解，紧密结合的分子解离，转化为原子氢，这是一种金属。虽然这项研究为理解氢的一般性质提供了一个重要的新窗口，但它也为潜在的革命性新材料提供了诱人的暗示。

Silvera说: “一个非常重要的预测是，金属氢预计是亚稳定的。”他说: “这意味着，如果你减轻压力，它将保持金属，类似于在强烈的热量和压力下由石墨形成的钻石，但当压力和热量被去除时，它仍然是钻石。”

了解材料是否稳定很重要，Silvera说，因为预测表明金属氢在室温下可以充当超导体。“那将是革命性的。在传输过程中，多达15% 的能量会因耗散而损失，因此，如果您可以用这种材料制造电线并将其用于电网，则可能会改变这种情况。”

Ranga说，在物理学的圣杯中，室温超导体可以从根本上改变我们的运输系统，使高速列车的磁悬浮成为可能，并使电动汽车更加高效并改善许多电子设备的性能。哈佛大学博士后研究员。

该材料还可以在能量产生和存储方面提供重大改进-因为超导体具有零电阻能量，可以通过保持超导线圈中的电流来存储能量，然后在需要时使用。

研究人员说，尽管金属氢具有改变地球生命的潜力，但它作为迄今为止发现的最强大的火箭推进剂，在帮助人类探索遥远的太空中也可能发挥关键作用。

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“制造金属氢需要大量的能量，” Silvera说。他说: “如果你把它转换回分子氢，所有的能量都会被释放出来，所以它将成为人类已知的最强大的火箭推进剂，并可能彻底改变火箭技术。”

当今使用的最强大的燃料的特征是450秒的 “特定冲动” (以秒为单位，衡量推进剂从火箭后部发射的速度)。相比之下，金属氢的比冲动理论上是1,700秒。“这很容易让你探索外行星。我们将能够将火箭送入轨道，只有一个阶段，而不是两个阶段，并且可以发射更大的有效载荷，所以这可能非常重要，“西尔维亚说。

为了创造新材料，Silvera和Dias转向了地球上最坚硬的材料之一-钻石。Silvera和Dias不是天然钻石，而是使用了两小块经过精心抛光的人造钻石，然后对其进行处理以使其更加坚硬，然后将其彼此相对安装在称为金刚石砧座的设备中。

“钻石是用钻石粉末抛光的，可以从表面挖出碳。当我们使用原子力显微镜观察钻石时，我们发现了缺陷，这可能导致它变弱和破裂，“西尔维那说。

他说，解决方案是使用反应性离子蚀刻工艺从钻石表面剃掉一个小层-仅5微米厚，约为人发的10分之1。然后在钻石上涂上一层薄薄的氧化铝，以防止氢扩散到其晶体结构中并使其变脆。

这项研究发表在《科学》杂志上。