据报道,氢的状态被预测为室温超导体,但所使用的方法受到了质疑

它已经酝酿了80多年,但是氢的金属形态最终是在实验室高压下制造出来的。艾萨克Silvera而且Ranga迪亚斯来自美国哈佛大学的研究人员估计,他们对氢施加了495吉帕斯卡(GPa)的压力,是地球大气施加的标准压力的495万倍。“这是金属氢第一次在地球上存在,”西尔维拉说manbetx手机客户端3.0

然而,随着这一成就的长期珍视高压科学然而,与西尔维拉竞争的实验主义者却以极端的怀疑态度回应。尤金Gregoryanz他所在的爱丁堡大学团队在2016年将氢气浓度提高到380GPa,他预计这项研究将在一年内被揭穿。质疑集中在哈佛研究人员在测量相关压力时使用的近似方法上。

这是金属氢第一次出现在地球上

艾萨克·西尔维拉,哈佛大学

现代计算表明是金属氢可能是一种有价值的室温超导体在返回大气压力时稳定,并且在其致密的形式下也有可能用作火箭推进剂。剑桥大学材料科学家克里斯·皮卡德是那些试图预测金属氢的性质,以及它可能形成的压力的科学家之一。皮卡德说:“有趣的是,它一直在(西尔维拉和迪亚斯)发现的压力附近稳定下来。”

金属氢-图1

来源:©R Dias and I F Silvera

压缩氢随压力增加从透明分子过渡到黑色分子再到原子金属氢的照片。下面的草图显示了一个分子固体被压缩,然后解离成原子金属氢

如此全面地粉碎氢气意味着在金刚石砧单元(dac)的微米级点之间挤压氢气。然而,在这样极端的条件下,钻石经常会破裂,尤其是当氢在碳原子中作用时,钻石会变得很脆。因此,西尔维拉和迪亚斯非常谨慎,他们开始用比天然钻石更不容易有缺陷的人造钻石制造铁砧。

西尔维拉解释说:“我们会去除5到6微米的表面以及那里可能存在的缺陷。”“然后我们在钻石上涂上氧化铝,作为防止氢气扩散的屏障。我们从不让钻石温度超过80K,因为在低温下会抑制扩散。我们花了很多精力来获得良好的对齐。直到最后,我们才会用强激光束照射样品,因为众所周知,激光会破坏钻石。然而,最终的测量结果给研究人员从实验中获得的信息蒙上了一层阴影,因为他们依靠激光来收集信息。

需要更多的照明吗?

西尔维拉和迪亚斯断言,他们的氢样品是金属的,因为它变得反光了,他们可以用不会损坏钻石的激光束看到。他们还使用激光来测量氢和钻石所承受的压力,主要是通过监测材料吸收的光波长的变化,这表明结构的变化。然而,在335GPa以上,确实需要破坏光束,因此超过这一点,他们只冒险测量一次压力,当他们观察到反射时。

反射率的变化太大了,让人难以相信它实际上是氢

Eugene Gregoryanz,爱丁堡大学

论文中得出的压力估计是“奇怪的,如果不是不正确的话”米哈伊尔·Eremets来自德国美因茨马克斯·普朗克化学研究所。迪亚斯和西尔维拉发现,压力的变化与拧压铁砧的螺丝钉所施加的力成正比。这不是埃雷米茨在他自己的高压氢研究中观察到的。他解释说,哈佛大学的科学家们通过这种关系推断出了495GPa的测量值,而如果他们使用更传统的压力-力关系,他们会得到590GPa。他强调,这夸大了其合理性。

金属氢-图2

来源:©R Dias and I F Silvera

钻石砧压缩氢分子的图像。在较高的压力下,样品转化为氢原子(右图)

埃雷米茨说,他们可能很幸运。“他们用的是上等钻石,也许有用。但我们这样做至少有三年了。根据我们的经验,不可能达到这么高的压力。因此,他对这篇论文的发表感到“非常惊讶”。

格雷戈里扬茨的许多反对意见包括——但不止于——压力测量。他还质疑哈佛团队是否看到了金属氢,并建议他们可能是在测量DAC中使用的铼垫片。“反射率的变化太大了,以至于无法相信它实际上是氢,”格雷戈良茨说。

来自同辈的压力

保罗•麦克米兰伦敦大学学院的研究员指出,西尔维拉的团队“在国际上以谨慎和开创性的工作而闻名”。他补充说:“尽管研究人员记录了金属状态的存在,但他们无法就样品的晶体性质得出结论。”“现在,包括极端条件研究人员、行星物理学家和能源科学家在内的全球社区都期待着讨论和辩论这些新数据。”皮卡德对此表示赞同。他说:“作为一项具有里程碑意义的科学成果,这必须经得起实验小组的仔细审查,但这非常令人兴奋。”

西尔维拉坚持他的结果,但承认压力测量可能会被修改。西尔维拉说:“在高压研究中,事情并不总是经过很好的校准。”“如果人们不同意,他们应该去测量一下,并试图证明这与他们声称的不同。他的团队接下来要做的工作之一是直接测量高压氢气样品的电导率。

与此同时,许多人已经参观了西尔维拉的实验室,看到了含有10微米直径氢粒子的DAC,他们认为这在地球历史上是独一无二的。西尔维拉说:“制作完成后,我们告诉了哈佛的工作人员。“有两三百人来看,活动持续了一整天。”