金属氘:在与行星中心压力相当的压力下产生的金属氘

法国研究小组在2020年提出了迄今为止最令人信服的证据，证明氢在高压下会形成金属态，现在他们表明，在更高的压力下，氘可以变成金属态。这些发现支持了2020年声明背后的理论，也可能有助于新型高压超导体的研究。

理论上，所有元素在足够高的压力下都变成金属，因为原子被挤得足够近，以至于电子变得离域。然而，精确地模拟金属化转变是极其困难的。氢的金属化长期以来一直吸引着人们的特别兴趣，部分原因是它是最简单的系统，但也因为量子离域化在原子核和电子中应该都很明显。

诺贝尔奖得主、理论物理学家尤金·维格纳(Eugene Wigner)和同事希拉德·亨廷顿(Hillard Huntington)在1935年预测，当分子完全解离时，金属氢就会形成。在过去的30年里，有多个小组声称观察到了这种维格纳-亨廷顿跃迁，但没有一个实验实现被普遍接受。哈佛大学研究人员2017年的一项声明他将单个样本压缩到大约495GPa。

2000年尼尔·阿什克罗夫特康奈尔大学的一名研究人员和他的同事计算出，氢应该在410GPa左右的压力下形成分子金属态。在2020年,保罗Loubeyre法国替代能源和原子能委员会的主席和两位同事压缩氢在一个改进的钻石砧单元并利用拉曼光谱和同步辐射红外吸收技术，在80K的温度和425GPa的估计压力下，测量了带隙从0.6eV突然下降到0.1eV以下的现象。这被认为是相对有说服力的证据。

然而，有一个杰出的理论预测。高压实验物理学家解释说:“当你有量子运动时，氢原子可以从一点隧穿到另一点，转变就会更容易发生。亚历山大Goncharov在华盛顿特区的卡内基研究所。由于氘原子核较重，它们的离域应该小于质子。因此，金属化转变需要更高的压力。

因此，研究人员使用氘重复了2020年的实验。带隙以类似的方式减小，但转向更高的压力，直到在460GPa时达到0.6eV左右，之后它变得不可测量地小。研究人员从两条曲线的相似性得出结论，即使在较高的压力下，也没有分子解离的证据。

Goncharov说:“这是一个简单的现象，我们已经知道很长一段时间了，但进行确认仍然很重要——可能存在比我们想象的更复杂的物理现象。”他希望研究人员现在能进一步提高压力。“据推测，Loubeyre小组观察到的金属状态是一种坏金属(电子导电性特别差)，甚至是一种非常窄的(带隙)半导体……因此，如果能达到更高的压力，看看它在哪里变成单原子态，那就太好了。”

大卫Ceperley美国伊利诺伊大学(University of Illinois)的凝聚态理论学家费希尔(michael schimen)对此表示赞同，并表示这项工作可能会在其他研究领域得到应用，比如在研究氢化物超导．他说:“总的来说，从质量1到质量2，看看零点运动在这些不同的晶体结构中所起的作用是非常有用的。”