在歷經近一個世紀之后,哈佛大學的科學家終于成功地將曾經的理論變為現實——他們創造了這個星球上最稀有的,也是最有價值的材料:金屬氫!
這一材料,是由哈佛大學自然科學系教授伊薩克·席爾瓦拉和他的博士后研究員蘭加·迪亞茲共同發現的。金屬氫除了在實際用途上可以幫助科學家解答有關物質本質的基本問題之外,從理論上看,這一材料還擁有十分廣泛的潛在功能,比如將其用作室溫超導體。
發現這一稀有材料的論文已發表于1月26日出版的《科學》雜志上。
“這一發現堪比高壓物理學界的圣杯”,席爾瓦拉這樣形容他的發現。“這是地球上第一個金屬氫樣品。同時也說明,當你在觀察這一樣品的時候,你看見的是一種世界上從未存在過的東西!”
為了得到金屬氫,席爾瓦拉和迪亞茲頗費了一番功夫,因為氫的高壓實驗很難做。他們將一塊微小的固態氫樣品置于495千兆帕斯卡的高壓下(大約相當于488萬個大氣壓),這一數值甚至超過了位于地球中心的壓力值。
在這一極端的外部壓力下,分子氫的化學鍵將被打開,最終形成由氫原子為最小單位而組成的晶體氫,即具有金屬性質的金屬氫。
這項工作不僅幫助人們理解氫的一般性質提供了重要的新窗口,同時,它也為研究這一潛在的革命性新材料提供了前所未有的新途徑。
席爾瓦拉說:“在有關金屬氫的諸多預測中,其中最重要的預測即是該材料將是“亞穩態”,即材料本身并不處于平衡狀態,但是卻能維持相對穩定的狀態。
這里所說的亞穩態金屬氫(簡稱MSMH)將對金屬氫的應用起到非常關鍵的影響。亞穩態金屬氫的重要特性就是當壓力撤除后,它并不會馬上恢復成普通氫氣。
打個不十分恰當的比方,這有點類似于人們利用石墨在高溫和高壓條件下制備金剛石,當恢復到常溫常壓之后,金剛石仍然會保持金剛石的狀態,而不會變回石墨。
席爾瓦拉表示,判定這種材料是否穩定任然是一個十分重要的課題。因為之前的預測表明,金屬氫可能是一種室溫環境(約17攝氏度)下的超導體。
“這將是革命性的發現,”席爾瓦拉教授接著說道。“在buzz電網中,有多達15%的能量在電力輸送環節就被損耗了,因此如果能利用這種材料制成電纜,并且將其用于電網之中,將完全扭轉這一現狀。”
迪亞茲說,室溫超導體絕對可以稱作物理學界的“圣杯”。它可以徹底變革我們的運輸系統,使得磁懸浮高速列車成為可能。同時,它還能使電動汽車更有效率,并改善許多電子設備的性能。
金屬氫還能為能量的產生與存儲帶來重大變革——因為超導體具有零電阻的特點,因此能量可以通過超導線圈中的電流進行存儲,然后在需要時使用。
來源:遠東新材料
需要進一步了解本文信息,請點擊在線溝通或撥
打電話:010-52401598/52297285