Metallinen vety

Shock-wave compression, 1996edit

maaliskuussa 1996 ryhmä tiedemiehiä Lawrence Livermore National Laboratoryssa raportoi, että he olivat serendipityisesti tuottaneet ensimmäisen tunnistettavan metallisen vedyn noin mikrosekunnin ajan tuhansien kelvinien lämpötilassa, yli 100 GPa: n paineessa (1 000 000 atm; 15 000 000 psi), ja tiheydet noin 0,6 g/cm3. Ryhmä ei odottanut tuottavansa metallista vetyä, koska se ei käyttänyt kiinteää vetyä, jota pidettiin välttämättömänä, ja toimi metallointiteorian määrittelemiä lämpötiloja korkeammissa lämpötiloissa. Aiemmat tutkimukset, joissa kiinteä vety puristettiin timantt alasimien sisään jopa 250 GPa: n paineisiin (2,500,000 atm; 37,000,000 psi), eivät vahvistaneet havaittavaa metallointia. Tiimi oli pyrkinyt vain mittaamaan odottamiaan vähemmän äärimmäisiä sähkönjohtavuusmuutoksia. Tutkijat ampuivat 1960-luvun kevyellä kaasuaseella, jota käytettiin alun perin ohjustutkimuksissa, iskulevyä suljettuun säiliöön, jossa oli puolen millimetrin paksuinen näyte nestemäistä vetyä. Nestemäinen vety oli kosketuksissa johtoihin, jotka johtivat sähkövastusta mittaavaan laitteeseen. Tutkijat havaitsivat, että paineen noustessa 140 GPa: han (1400000 atm; 21000000 psi) elektronisen energiakaistan aukko, sähkövastuksen mitta, laski lähes nollaan. Pakkaamattomassa olomuodossaan olevan vedyn kaistaväli on noin 15 eV, mikä tekee siitä eristeen, mutta paineen kasvaessa merkittävästi kaistaväli laski vähitellen 0,3 eV: hen. Koska nesteen lämpöenergia (lämpötila nousi noin 3 000 K tai 2 730 °C näytteen puristumisen vuoksi) oli yli 0,3 eV, vetyä voidaan pitää metallisena.

Muu kokeellinen tutkimus, 1996-2004edit

monet kokeet jatkuvat metallisen vedyn tuotannossa laboratorio-olosuhteissa staattisessa puristuksessa ja alhaisessa lämpötilassa. Arthur Ruoff ja Chandrabhas Narayana Cornellin yliopistosta vuonna 1998 ja myöhemmin Paul Loubeyre ja René LeToullec Commissariat à l ’ énergie Atomiquesta Ranskasta vuonna 2002 ovat osoittaneet, että maan keskipisteen lähellä olevissa paineissa (320-340 GPa eli 3200 000-3400 000 atm) ja 100-300 K (–173-27 °C) asteen lämpötiloissa vety ei ole vieläkään todellinen alkalimetalli, koska ei−nolla bändi aukko. Pyrkimys nähdä metallinen vety laboratoriossa alhaisessa lämpötilassa ja staattisessa puristuksessa jatkuu. Myös deuteriumia koskevat tutkimukset ovat käynnissä. Shahriar Badiei ja Leif Holmlid Göteborgin yliopistosta ovat osoittaneet vuonna 2004, että jännittyneistä vetyatomeista koostuvat kondensoituneet metalliset olomuodot (Rydbergin aine) ovat tehokkaita metallisen vedyn edistäjiä.

Pulssilaser heating experiment, 2008edit

teoreettisesti ennustetun sulamiskäyrän maksimin (nestemäisen metallisen vedyn edellytys) löysivät Shanti Deemyad ja Isaac F. Silvera pulssilaser-lämmityksen avulla. M. I. Eremets ym.väittivät vetyrikkaan molekyylisilaanin (SiH
4) metalloituvan ja muuttuvan suprajohtavaksi.. Väite on kiistetty, eikä niiden tuloksia ole toistettu.

nestemäisen metallisen vedyn havainnointi, 2011Edit

vuonna 2011 Eremets ja Troyan raportoivat havainnoivansa vedyn ja deuteriumin nestemäisen metallisen tilan staattisissa paineissa 260-300 GPa (2 600 000–3 000 000 atm). Muut tutkijat kyseenalaistivat väitteen vuonna 2012.

Z machine, 2015edit

vuonna 2015 Z-Pulssivoimalaitoksen tutkijat ilmoittivat metallisen deuteriumin luomisesta tiheän nestemäisen deuteriumin avulla, joka on optisen heijastavuuden lisääntymiseen liittyvä sähköeristeen ja johtimen välinen siirtyminen.

väitetty kiinteän metallisen vedyn havainto, 2016edi

5. lokakuuta 2016 Ranga Dias ja Isaac F. Silvera Harvardin yliopistosta julkaisivat väitteitä kokeellisista todisteista, joiden mukaan kiinteää metallista vetyä oli syntetisoitu laboratoriossa noin 495 gigapascalin (4 890 000 atm) paineessa; 71 800 000 psi) käyttäen timanttisoudinta. Käsikirjoitus ilmestyi lokakuussa 2016, ja sen tarkistettu versio julkaistiin myöhemmin Science-lehdessä tammikuussa 2017.

esipainetussa paperiversiossa dias ja Silvera kirjoittavat:

kasvavalla paineella havaitsemme muutoksia näytteessä, joka menee läpinäkyvästä mustaan, heijastavaan metalliin, jota tutkittiin 495 GPa: n paineessa… heijastuskyky Drude-vapaaelektronimallin avulla määrittää plasmataajuuden 30,1 eV, kun T = 5,5 K, ja vastaava elektronikantajatiheys on 6.7×1023 hiukkasta/cm3 teoreettisten arvioiden mukaisesti. Ominaisuudet ovat metallin. Laboratoriossa on tuotettu kiinteää metallista vetyä.

– Dias & Silvera (2016)

Silvera totesi, että he eivät toista koettaan, koska useammat testit voivat vahingoittaa tai tuhota heidän olemassa olevan näytteensä, mutta vakuutti tiedeyhteisölle, että lisää testejä on tulossa. Hän myös totesi, että paine purkautuisi lopulta, jotta saataisiin selville, onko näyte metastabiili (ts., säilyykö se metallisessa tilassaan myös paineen vapautumisen jälkeen).

pian väitteen julkaisun jälkeen Nature ’ s news division julkaisi artikkelin, jonka mukaan jotkut muut fyysikot suhtautuivat tulokseen skeptisesti. Viime aikoina korkeapainetutkimusyhteisön huomattavat jäsenet ovat arvostelleet väitettyjä tuloksia ja kyseenalaistaneet väitetyt paineet tai metallisen vedyn esiintymisen väitetyissä paineissa.

helmikuussa 2017 kerrottiin, että väitetyn metallisen vedyn näyte oli kadonnut, kun sen välissä olleet timanttianasimet rikkoutuivat.

elokuussa 2017 Silvera ja Dias julkaisivat Tiedeartikkeliin oikaisun, joka koski korjattuja heijastusarvoja, jotka johtuivat jännittyneiden luonnontimanttien optisen tiheyden ja niiden valmiiksi puristetussa timanttisolussa käytettyjen synteettisten timanttien välisistä vaihteluista.

kesäkuussa 2019 Commissariat à l ’ énergie atomique et aux énergies alternatives (Ranskan Vaihtoehtoiset energiat & atomienergiakomissio) – työryhmä väitti luoneensa metallisen vedyn noin 425gpa: n nopeudella käyttäen toroidiprofiilista vinoneliön alasinta, joka on tuotettu elektronisuihkukoneistuksella

nestedeuteriumilla kansallisessa Sytytyslaitoksessa, 2018edit

elokuussa 2018 tutkijat julkistivat uusia havaintoja fluid deuteriumin nopeasta muuttumisesta eristävästä metalliseen muotoon alle 2000 K. Kokeellisen aineiston ja Monte Carlon kvanttisimulaatioihin perustuvien ennusteiden välillä on huomattava yhtäpitävyys, jonka odotetaan olevan tähän mennessä tarkin menetelmä. Tämä voi auttaa tutkijoita ymmärtämään paremmin jättiläismäisiä kaasuplaneettoja, kuten Jupiteria, Saturnusta ja niihin liittyviä eksoplaneettoja, sillä tällaisten planeettojen ajatellaan sisältävän paljon nestemäistä metallista vetyä, joka saattaa olla vastuussa niiden havaituista voimakkaista magneettikentistä.