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利用碳納米管高機械強度制備常溫超導(dǎo)體“金屬氫”的新方法

時間:2019-04-04

最近,山東大學(xué)的一支科研團隊與合作者,提出了一種制備“金屬氫”的新方法:利用碳納米管高機械強度的特點,在碳納米管內(nèi)形成超高密度的準一維“金屬氫”。碳納米管不僅可以保護“金屬氫”,而且能有效地降低氫金屬化的臨界壓力,在相對“較低”的壓力下實現(xiàn)氫的金屬化和超導(dǎo)特性。基于量子力學(xué)第一性原理的分子動力學(xué)模擬顯示,束縛于碳納米管的準一維氫在163.5 GPa 下就可以變成金屬,其超導(dǎo)的臨界溫度(TC ~225 K)也接近室溫。該研究團隊在Eliashberg 超導(dǎo)理論的基礎(chǔ)上,發(fā)展了相應(yīng)的理論模型,成功解釋了準一維“金屬氫”的超導(dǎo)特性。這項理論成果為實驗上制備和研究常溫超導(dǎo)體“金屬氫”提供了新的方案。

自1935年Wigner 和 Huntington預(yù)言高壓下“金屬氫”的存在以來,“金屬氫”一直是人們夢寐以求的目標,被稱為高壓物理的“圣杯”。“金屬氫”的一個重要性質(zhì)是它的超導(dǎo)特性。理論計算表明:在450 GPa 下(1 GPa = 1萬倍大氣壓),“金屬氫”具有接近室溫的超導(dǎo)特性(TC ~242K)。但是,如此高的壓力對于實驗是一個極大的挑戰(zhàn)。2017年,哈佛大學(xué)的課題組在實驗室里成功制造出495 GPa的超高壓力,首次報道了真正意義上的“金屬氫”(Dias & Silvera, Science 2017,355, 715),轟動全球??上Ш髞碓摗敖饘贇洹钡臉悠纺婷畹叵Я恕R虼?,如何在相對“較低”的壓力下獲得“金屬氫”,成為目前的一個重要研究方向。