科學家高壓創造出全新物質——「金屬氫」,可能用作超導體

科學家高壓創造出全新物質——「金屬氫」,可能用作超導體
Photo Credit:翻攝自 紐約時報

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「這是高壓物理的終極目標。」席維拉說:「這是有史以來第1個金屬氫樣本,當你看著它,你看的是以前從未存在過的物質。」

(中央社)
美國科學家將氫充分壓縮,首度成功使其轉變成為金屬,創造出1種全新的物質,可望在室溫中作為高效率電導體,對超導體的發展具有極高價值。

路透社和「紐約時報」(NYT)報導,今天發表於「科學」(Science)期刊的這項發現,首度證實物理學家杭亭頓(Hillard Bell Huntington)和魏格納(Eugene Wigner)1935年提出的理論,即將一般為氣體的氫暴露於極高壓環境下,就可能使其成為金屬狀態。

多個研究團隊致力研發「金屬氫」,由於金屬氫可能成為導電效率極高的「超導體」,因此相當珍貴。現階段,比如那些用在核磁共振攝影(MRI)的超導體,必須使用液態氦冷卻,讓它們維持在極低溫度,代價高昂。

研究執筆人之一、哈佛(Harvard)物理學家席維拉(Isaac Silvera)在聲明中說:「這是高壓物理的終極目標。」

席維拉說:「這是有史以來第1個金屬氫樣本,當你看著它,你看的是以前從未存在過的物質。」

伊利諾大學香檳校區(University of Illinois at Urbana-Champaign)物理教授瑟培利(David Ceperley)說,這項發現若經證實,將為數十年來探索如何取得金屬氫的研究畫下句點,也會讓人們更加了解這種宇宙中最常見的元素。瑟培利並未參與這項研究。

席維拉和同僚狄亞斯(Ranga Dias)將微小的氫樣本以每6.5平方公分3250萬公斤的壓力進行壓縮,強度超過地球中心壓力。也已逼近合成鑽石強度崩潰邊緣。

關鍵問題是,經過壓縮的氫能否在室溫下維持金屬屬性,這會使其成為非常有用的超導體。

瑟培利和席維拉都對此表示樂觀,不過仍待更多研究證實。

刊登在「科學」的研究原文:Observation of the Wigner-Huntington transition to metallic hydrogen

自由報導,研究證實1935年物理學家杭亭頓(Hillard Bell Huntington)、魏格納(Eugene Wigner)的理論預測,即氫氣在高壓下會變相成為金屬氫。美國康乃爾大學物理學家艾許克洛夫特(Neil Ashcroft)認為,金屬氫在攝氏17度可能也是超導體,遠高於已知的超導體材料。

當前許多頂尖研究團隊都致力研究取得金屬氫,去年一月英國愛丁堡大學也在「自然(Nature)」期刊刊出金屬氫可行性的研究。超導體具零電阻和抗磁性兩個重要特性,目前超導材料的最高溫紀錄為2015年德國普朗克研究所發表的「硫化氫」的零下70度。


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