金属水素

衝撃波圧縮、1996edit

1996年、ローレンス-リバモア国立研究所の科学者グループは、数千ケルビンの温度、100GPa(1,000,000atm;15,000,000psi)以上の圧力、密度で約マイクロ秒で最初の識別可能な金属水素をセレンディピティ的に生産したと報告した。約0.6g/cm3の。 チームは、固体水素を使用せず、必要と考えられ、金属化理論で指定された温度以上の温度で作業していたため、金属水素を生成することを期待していませんでした。 固体水素をダイヤモンドアンビル内で最大250GPa(2,500,000気圧;37,000,000psi)の圧力に圧縮した以前の研究では、検出可能な金属化は確認されていませんでした。 チームは、予想されていたより極端な電気伝導度の変化を単に測定することを求めていました。 研究者らは、もともと誘導ミサイル研究で使用されていた1960年代の軽ガス銃を使用して、液体水素の半ミリメートルの厚さのサンプルを含む密封された容器にインパクタープレートを撮影した。 液体水素は、電気抵抗を測定する装置につながるワイヤと接触していた。 科学者たちは、圧力が140GPa(1,400,000気圧;21,000,000psi)に上昇すると、電気抵抗の尺度である電子エネルギーバンドギャップがほぼゼロになることを発見しました。 非圧縮状態の水素のバンドギャップは約15eVであり、絶縁体となっているが、圧力が著しく増加するにつれてバンドギャップは徐々に0.3eVに低下した。 流体の熱エネルギー(試料の圧縮により温度が約3,000Kまたは2,730℃になった)が0.3eVを超えていたため、水素は金属と考えられる可能性があります。

その他の実験研究,1996–2004edit

静的圧縮と低温での実験室条件で金属水素の製造に多くの実験が続けられています。 1998年にコーネル大学のArthur RuoffとChandrabhas Narayana、後に2002年にフランスのCommissariat à l’Énergie AtomiqueのPaul LoubeyreとRené LeToullecは、地球の中心に近い圧力(320–340GPaまたは3,200,000−3,400,000気圧)と100–300K(-173-27℃)の温度であることを示している。水素は、非ゼロバンドギャップのために、まだ真のアルカリ金属ではありません。 低温および静的な圧縮で実験室の金属水素を見る探求は続く。 重水素についても研究が進行中です。 ヨーテボリ大学のShahriar BadieiとLeif Holmlidは、2004年に、励起水素原子からなる縮合金属状態(Rydberg物質)が金属水素の有効な促進剤であることを示した。

Pulsed laser heating experiment,2008edit

理論的に予測された融解曲線の最大値(液体金属水素の前提条件)は、shanti DeemyadとIsaac F.Silveraによってパルスレーザー加熱を用いて発見された。 水素に富む分子シラン(SiH
4)は、m.I.Eremetsらによって金属化され、超伝導になると主張された。. この主張は論争されており、その結果は繰り返されていない。

液体金属水素の観測,2011edit

2011年にEremetsとTroyanは、260–300GPa(2,600,000-3,000,000atm)の静圧で水素と重水素の液体金属状態を観測したと報告した。 この主張は2012年に他の研究者によって疑問視された。

Z machine,2015edit

2015年、Z Pulsed Power Facilityの科学者は、光反射率の増加に関連する電気絶縁体から導体への遷移である高密度液体重水素を使用した金属重水素の創

固体金属水素の観測を主張,2016edit

2016年10月5日、ハーバード大学のRanga DiasとIsaac F.Silveraは、固体金属水素が約495ギガパスカル(4,890,000気圧)の圧力で実験室で合成されたという実験的証拠の主張を発表した。; ダイヤモンドの金敷の細胞を使用して71,800,000のpsi)。 この原稿は2016年10月に入手可能であり、その後2017年1月にScience誌に改訂版が掲載されました。

紙のプレプリントバージョンでは、DiasとSilveraは書いています:

圧力が増加すると、透明から黒色、反射性金属へのサンプルの変化を観察し、後者は495GPaの圧力で研究した。.. Drude自由電子モデルを用いて反射率は30.1eVのt=5.5Kでのプラズマ周波数を決定し、対応する電子キャリア密度は6である。7×1023粒子/cm3、理論的推定値と一致します。 プロパティは、金属のものです。 固体金属水素は実験室で製造されている。

—ディアス&シルベラ(2016)

Silveraは、より多くのテストが既存のサンプルを損傷または破壊する可能性があるため、実験を繰り返さなかったと述べたが、より多くのテストが来てい 彼はまた、サンプルが準安定であるかどうかを調べるために、最終的に圧力が解放されると述べた(すなわち、それが圧力が解放された後でさえも金属状態で持続するかどうか)。

この主張がScienceに掲載された直後、Nature’s news divisionは、他の物理学者がその結果を懐疑的に見ていると述べた記事を発表した。 最近、高圧研究コミュニティの著名なメンバーは、主張された圧力または主張された圧力での金属水素の存在を疑問視し、主張された結果を批判している。

2017年2月、ダイヤモンドアンビルの間に含まれていた金属水素のサンプルが破損した後、請求された金属水素のサンプルが失われたと報告された。

2017年8月、SilveraとDiasは、強調された天然ダイヤモンドの光学密度と圧縮前のダイヤモンドアンビルセルに使用されている合成ダイヤモンドとの間の変動による補正された反射率の値について、Science誌に正誤表を発行しました。

2019年6月、Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives(フランスの代替エネルギー&原子力委員会)のチームは、電子ビーム加工

国立点火施設での流体重水素の実験、2018edit

8月に、電子ビーム加工を使用して製造されたトロイダルプロファイルダイヤモンドアンビルセルを使用して、約425GPaで金属水素を生成したと主張した。2018年、科学者たちは、2000k以下の絶縁体から金属形態への流体重水素の急速な変換に関する新しい観測を発表しました。 実験データと量子モンテカルロシミュレーションに基づく予測との間に顕著な一致が見られ,これまでの最も正確な方法であると期待されている。 これは、木星、土星、および関連する太陽系外惑星のような巨大なガス惑星を研究者がよりよく理解するのに役立つかもしれません。

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