春節第一篇Nature：氫轉化為金屬的同步紅外光譜證據?

【引言】

在原子、分子和凝聚態物理學的發展中，氫一直是必不可少的元素。據預測，氫應具有金屬態。然而，要理解致密氫的特性比最初設想的要復雜得多，因為在極端條件下，電子和質子是緊密耦合的，最終都必須被視為量子粒子。因此，如何以及何時固體氫分子可以轉化為金屬是一個懸而未決的問題。盡管對金屬氫的探索推動了現代實驗高壓物理學的重大發展，但其觀測結果的各種說法仍未得到證實。

【成果簡介】

今日，在法國原子能和替代能源委員會（CEA）Paul Loubeyre1教授團隊（通訊作者）帶領下，在425吉帕附近觀察到，氫的直接帶隙從0.6 eV到0.1eV以下的不連續變化。 該結果很可能與金屬態的形成有關，因為原子核零點能量大于該最低帶隙值。采用最新研制的環形金剛石砧室電池可達到400吉帕以上的壓力，并用同步加速器紅外吸收光譜儀檢測80開爾文下致密固體氫的結構變化和電子性質。隨著振動子波數的連續下降和壓力點增大的直接帶隙，第三相氫的穩定性達到425吉帕。目前的數據表明，氫的金屬化過程發生在分子固體中，與先前的捕獲多體電子相關性的計算非常吻合。相關成果以題為“Synchrotron infrared spectroscopic evidence of the probable transition to metal hydrogen”發表在了Nature。

【圖文導讀】

圖1?在研究的壓力范圍內選擇測量值

圖2 金屬氫的紅外吸收和可能的特征中的不連續壓力演變

圖3 分子固體氫由絕緣體向金屬轉化的性質

圖4 固體氫的低溫相圖

文獻鏈接：Synchrotron infrared spectroscopic evidence of the probable transition to metal hydrogen（Nature，2020，DOI:10.1038/s41586-019-1927-3）

本文由木文韜翻譯，材料牛整理編輯。

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