我國(guó)科學(xué)家率先“看見(jiàn)”固體氫的最精細(xì)結(jié)構(gòu)
更新時(shí)間：2025/5/15 9:15:56 來(lái)源：新華社CNML文字
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新華社北京5月14日電（記者張漫子）常溫常壓下，氫以氣體狀態(tài)存在,。高壓下,，氫結(jié)晶為固體。而超高壓下固體氫的原子排列方式一直是未解之謎,。
14日,，國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表一項(xiàng)重大突破：由中國(guó)科學(xué)家領(lǐng)銜的國(guó)際團(tuán)隊(duì)用X射線納米探針首次“看見(jiàn)”固體氫的復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)。這是目前世界上固體氫的最精細(xì)結(jié)構(gòu),。
壓力的升高,，使氫的晶體結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜�,！皻怏w氫的分子隨機(jī)散落在空間中,。隨壓力升高（5GPa），氫分子像跳棋子一樣層層排列,，形成固體氫,。壓力再升高（212-245GPa），一部分氫原子會(huì)形成蜂窩狀排列,，于是固體氫呈現(xiàn)更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)：跳棋子和蜂窩間隔著層層疊起,。”論文第一作者,、北京高壓科學(xué)研究中心研究員吉誠(chéng)說(shuō),。
為什么要“看見(jiàn)”固體氫？“金屬氫具有極高的能量密度,，是氫核聚變的理想原料,，應(yīng)用潛力、戰(zhàn)略意義巨大,，被稱為‘高壓物理的圣杯’,。想要找到金屬氫,，研究固體氫是必經(jīng)之路�,！备邏何锢韺W(xué)家,、中科院外籍院士毛河光說(shuō)。
如果說(shuō)金屬氫是“圣杯”,，那么高壓下固體氫結(jié)構(gòu)就好比“圣杯”的杯座。此次中國(guó)科學(xué)家率先“看到”精細(xì)結(jié)構(gòu)的固體氫,，恰處于氣體氫變成固體氫之后,、金屬氫形成之前的高壓狀態(tài)。
毛河光介紹,，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主維格納等人1935年預(yù)測(cè),，氫在極高壓下會(huì)變?yōu)榻饘贇洹：笥形锢韺W(xué)家提出,，讓氫得以金屬化的壓力高達(dá)500GPa——這相當(dāng)于一架停在針尖上的巨型噴氣式飛機(jī)對(duì)針尖施加的力,。
“觀測(cè)金屬氫難度極大，因?yàn)闅浣饘倩璧某邏簵l件極為苛刻,。我們將兩顆超鋒利的金剛石尖對(duì)尖,，擠壓中間的氫分子。用高亮度的X光穿透金剛石照射在高壓氫上,，X光與高壓氫相互作用,，就好比給固體氫‘拍照片’，得以窺見(jiàn)原子如何排列,�,！奔\(chéng)說(shuō)。
“晶體結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)是金屬氫研究的核心,。因?yàn)榻饘贇涞钠娈愄匦匀Q于其特殊的原子排列,。”毛河光說(shuō),，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)理解金屬氫的形成路徑與機(jī)制提供了關(guān)鍵依據(jù),。
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新華社北京5月14日電（記者張漫子）常溫常壓下,，氫以氣體狀態(tài)存在。高壓下,，氫結(jié)晶為固體,。而超高壓下固體氫的原子排列方式一直是未解之謎。
14日,，國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表一項(xiàng)重大突破：由中國(guó)科學(xué)家領(lǐng)銜的國(guó)際團(tuán)隊(duì)用X射線納米探針首次“看見(jiàn)”固體氫的復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu),。這是目前世界上固體氫的最精細(xì)結(jié)構(gòu),。
壓力的升高，使氫的晶體結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜,�,！皻怏w氫的分子隨機(jī)散落在空間中。隨壓力升高（5GPa）,，氫分子像跳棋子一樣層層排列,，形成固體氫。壓力再升高（212-245GPa）,，一部分氫原子會(huì)形成蜂窩狀排列,，于是固體氫呈現(xiàn)更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)：跳棋子和蜂窩間隔著層層疊起�,！闭撐牡谝蛔髡摺⒈本└邏嚎茖W(xué)研究中心研究員吉誠(chéng)說(shuō),。
為什么要“看見(jiàn)”固體氫,？“金屬氫具有極高的能量密度，是氫核聚變的理想原料,，應(yīng)用潛力,、戰(zhàn)略意義巨大，被稱為‘高壓物理的圣杯’,。想要找到金屬氫,，研究固體氫是必經(jīng)之路�,！备邏何锢韺W(xué)家,、中科院外籍院士毛河光說(shuō)。
如果說(shuō)金屬氫是“圣杯”,，那么高壓下固體氫結(jié)構(gòu)就好比“圣杯”的杯座,。此次中國(guó)科學(xué)家率先“看到”精細(xì)結(jié)構(gòu)的固體氫，恰處于氣體氫變成固體氫之后,、金屬氫形成之前的高壓狀態(tài),。
毛河光介紹，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主維格納等人1935年預(yù)測(cè),，氫在極高壓下會(huì)變?yōu)榻饘贇�,。后有物理學(xué)家提出，讓氫得以金屬化的壓力高達(dá)500GPa——這相當(dāng)于一架停在針尖上的巨型噴氣式飛機(jī)對(duì)針尖施加的力,。
“觀測(cè)金屬氫難度極大,，因?yàn)闅浣饘倩璧某邏簵l件極為苛刻。我們將兩顆超鋒利的金剛石尖對(duì)尖,，擠壓中間的氫分子,。用高亮度的X光穿透金剛石照射在高壓氫上,，X光與高壓氫相互作用，就好比給固體氫‘拍照片’,，得以窺見(jiàn)原子如何排列,。”吉誠(chéng)說(shuō),。
“晶體結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)是金屬氫研究的核心,。因?yàn)榻饘贇涞钠娈愄匦匀Q于其特殊的原子排列�,！泵庸庹f(shuō),，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)理解金屬氫的形成路徑與機(jī)制提供了關(guān)鍵依據(jù)。
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