科學家給宇宙中最輕的元素——氫加上難以置信的高壓，得到了一種嶄新的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，氫V（即氫的第五種物質(zhì)狀態(tài)）。更多信息請點擊：，或者撥打我們的熱線電話：400-6277-838

　　這種結(jié)構(gòu)很可能是20世紀30年代提出的所謂“原子固體金屬氫”的前身。理論預言，只要把溫度降得足夠低，通常情況下為氣態(tài)的氫氣就能變成固體，而再加上足夠高的壓強，它就能變成金屬。

　　行星科學家認為，像木星這樣的氣體巨行星的內(nèi)部也有著極高的壓力，因此其內(nèi)部很可能就是由類似固態(tài)氫的物質(zhì)組成。因此，通過人為制造超高壓來壓縮氫氣，也能幫助科學家了解氣體巨行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

　　壓縮氫氣

　　在英國愛丁堡大學，一名博士生PhilipDalladay-Simpson正在導師RossHowie和EugeneGregoryanz的指導下將一小部分氫氣輸進兩個金剛石砧（diamondanvil）之間，隨后將壓強加到384吉帕斯卡（GPa，我們地球的大氣壓約為100KPa，這個壓強相當于大氣壓的384萬倍）。理論預言，當壓強達到325GPa時，氫就會開始固化，氫原子形成層狀結(jié)構(gòu)，每層的原子在規(guī)則與混亂排布之間來回轉(zhuǎn)換，而這是人類首次在室溫下實現(xiàn)氫的該種結(jié)構(gòu)。

　　“我們的壓強和溫度都在先前工作的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了大幅提升。”Dalladay-Simpson說。液態(tài)氫已經(jīng)可以在工業(yè)中通過低溫和數(shù)十個大氣壓的壓強生產(chǎn)出來，但至今還未曾有人將氫變成固體。

　　任何物質(zhì)的沸點都會隨著壓力的上升而上升（反之下降），如果你住在西藏，水的沸點就比內(nèi)地低一些，烹飪的方式也要

　　發(fā)生變化。而對于氫，就需要加上極高的壓強才能把它的沸點提高到室溫，讓它在室溫下液化，甚至凝固。

　　通往金屬氫之路

　　2011年，德國馬克斯·普朗克化學研究所的研究者宣稱他們制造出了金屬氫，但該結(jié)果受到了其他科學家的質(zhì)疑，一直沒有得到確認。Dalladay-Simpson說他們的團隊也不能說制造出了金屬氫，但發(fā)現(xiàn)了氫的一種新結(jié)構(gòu)，接近于金屬。所有的材料都有不同的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，在物理學和化學上稱為“相”（phase）。固、液、氣就是三種最常見的相，而在極端條件下還有更多的相產(chǎn)生。

　　為什么高壓會讓氫產(chǎn)生不同的相呢？這是因為高壓迫使原本兩兩組合成氫分子的氫原子都擠到了一起，形成類似冰一

　　樣的結(jié)構(gòu)，原本的分子與分子之間作用力增強，但仍然弱于分子內(nèi)兩個氫原子之間的作用力。“加壓讓原子與所有鄰近的原子都擠到一起,迫使分子之間發(fā)生相互作用，氫—氫鍵也開始斷裂。”Dalladay-Simpson說。

　　那么，怎么證明氫的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變呢？研究人員用激光照射它，發(fā)現(xiàn)它的拉曼散射波長發(fā)生了改變，這表明出現(xiàn)了一種新的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。

　　“我們的論文并沒有說發(fā)現(xiàn)了氫的金屬態(tài)，只說這是金屬態(tài)的前身，因為它和理論預言的固態(tài)金屬氫有相似之處。”目前在中國上海高壓先進科研中心任職的Howie再次強調(diào)。研究者還不能確定得到的相是不是金屬，因為金剛石砧之間的間隙太小了，他們無法把電極放進去測定該物質(zhì)的電導率。

　　粉碎鉆石的超高壓

　　為了得到確定無疑的金屬態(tài)，研究人員還需要進一步提高壓強，至少得達到400GPa到450GPa，而這么高的壓強可能已經(jīng)超過了金剛石砧所能達到的極限，會讓金剛石也粉身碎骨。Dalladay-Simpson表示，他們未來計劃進一步提高壓強，看看金剛石砧能撐多久。

　　而其他技術(shù)目前都無法很好地用來壓縮氫氣。“對氫氣進行壓縮處理極為困難，因為它很輕，容易從容器中泄漏出去，同時化學活性又很強，易與其他材料發(fā)生化學反應(yīng)。”Howie說。

　　不過科學家沒有被這些困難所嚇倒，仍然打算進一步推進研究。有理論預測液態(tài)金屬氫可能是一種室溫超導體，這也給他們的研究帶來了一些應(yīng)用前景。