一種合成金屬氫的新思路

1、一種合成金屬氫的新思路摘 要：文章介紹了金屬氫的研究意義、應(yīng)用前景與高壓試驗(yàn)方法。簡(jiǎn)明回憶了金屬氫的研究歷史與進(jìn)展。提出了一種在傳統(tǒng)方法中引入化學(xué)方法的新思路。關(guān)鍵詞：合成金屬；氫；實(shí)驗(yàn)方法1 概述金屬氫有重要的理論與應(yīng)用價(jià)值，在木星等天體中氫是主要成分，金屬氫也被認(rèn)為會(huì)存在于這些大質(zhì)量的行星內(nèi)部研究金屬氫的性質(zhì)，對(duì)于理解和解釋它們的內(nèi)部構(gòu)造和強(qiáng)磁現(xiàn)象是很重要的。Ashcrof曾提出金屬氫可能具有很高的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，是一種很理想的超導(dǎo)材料。金屬氫的高密度特點(diǎn)也使其成為一種理想的儲(chǔ)氫方式、高能燃料。因此假設(shè)能用人工的方法合成出金屬氫，將有特別重大的意義。2 金屬氫研究的歷史回憶2.1 實(shí)驗(yàn)方法因

2、此如今更多采用的是靜態(tài)壓縮法中的金剛石壓砧DAC技術(shù)，DAC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不僅可以持續(xù)產(chǎn)生高達(dá)300GPa的壓力，而且由于金剛石窗口可透過(guò)高能X射線、射線和低能紫外線、可見光、紅外線，因此通過(guò)它可以進(jìn)展光吸收和反射、拉曼和布里淵散射、X 射線和中子衍射等各種物性測(cè)量和相變研究。DAC設(shè)備并不大，只是2塊金剛石靠在一起，中間有線度為幾十微米的空間放置固態(tài)氫。2.2 進(jìn)展3 新思路傳統(tǒng)方法一直試圖通過(guò)高壓使共價(jià)鍵斷裂，將氫分子解離成氫原子轉(zhuǎn)化為金屬氫。化學(xué)反響產(chǎn)生新物質(zhì)的本質(zhì)是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過(guò)程，但超高壓使化學(xué)鍵斷裂的效果并不好，即使在250GPa的壓力下，氫分子中的共價(jià)鍵也沒(méi)有斷裂。

3、而這個(gè)問(wèn)題也容許以通過(guò)引入化學(xué)方法巧妙的解決。高壓難以破壞的共價(jià)鍵，可以用簡(jiǎn)單的化學(xué)反響破壞。例如氫氣的不穩(wěn)定同素異形體三原子氫，就可用低壓放電管制備。3將高壓和電化學(xué)反響結(jié)合起來(lái)，可能會(huì)產(chǎn)生新的打破。舊鍵斷裂必然伴隨著新鍵產(chǎn)生與新物質(zhì)的生成，用化學(xué)方法打破H2的共價(jià)鍵意味著氫元素也會(huì)參與反響，產(chǎn)生其他物質(zhì)，所以除了H2產(chǎn)生三原子氫的反響外，其他化學(xué)反響似乎無(wú)法利用。但我們不妨逆向思維：不是把H2置于高壓下，而是把產(chǎn)生氫單質(zhì)H2的化學(xué)反響置于高壓下進(jìn)展，相當(dāng)于直接壓縮反響中間體，繞開了使H2共價(jià)鍵斷裂的問(wèn)題，在高壓下可能產(chǎn)生新的氫單質(zhì)，例如金屬氫。3.1 化學(xué)方法將產(chǎn)氫的化學(xué)反響置于高壓下進(jìn)展，在高壓條件下產(chǎn)生的氫單質(zhì)可能不是氫氣H2，而是氫的其他同素異形體。可能利用的產(chǎn)氫反響如碘化氫的分解、水的電解、酸與金屬的反響等。3.2 電方法雖然250GPa的高壓也無(wú)法破壞H2的共價(jià)鍵，但低壓放電管中卻可以產(chǎn)生一種氫的同素異形體：H3。用里德伯光譜可直接測(cè)定H3的構(gòu)造， 它的三個(gè)氫原子核排列成一個(gè)等邊三角形，這是一種極不穩(wěn)定的氫單質(zhì)，存在時(shí)間極短。但可能對(duì)于合成金屬氫具有潛在價(jià)值。參考文獻(xiàn)1Wigner E， Huntington H B. J. Chem. Phys.，1935，3：764.