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理論預(yù)測(cè)

金屬化的所需的壓力

雖然氫元素位于元素周期表堿金屬列頭，但氫氣在常態(tài)下并不是堿金屬。在1935年，物理學(xué)家尤金·維格納和希拉德·亨廷頓（Hillard Bell Huntington）預(yù)測(cè)，在250,000個(gè)大氣壓（約25GPa）下，氫原子核會(huì)失去對(duì)電子的束縛能力，呈現(xiàn)出金屬性質(zhì)。此后的實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)壓力的最初假設(shè)不足。理論計(jì)算表明使氫氧金屬化需要更高的壓力，但是仍然是可通過實(shí)驗(yàn)可得到的。

愛丁堡大學(xué)極限和科學(xué)中心 教授Malcolm McMahon 指出，他們正在研究產(chǎn)生5,000,000大氣壓的技術(shù)（大于地球中心的壓力），希望能產(chǎn)生金屬氫。

液態(tài)金屬氫

質(zhì)子質(zhì)量是He的四分之一。在常壓下，由于高零點(diǎn)能，質(zhì)子在絕對(duì)零點(diǎn)附近也呈現(xiàn)液態(tài)。同樣的，質(zhì)子在密集的狀態(tài)下，零點(diǎn)能也很高，在高壓縮狀態(tài)下，有序能會(huì)降低。壓縮氫的最高熔點(diǎn)目前還處于爭(zhēng)論之中。

超導(dǎo)性

尼爾·阿什克羅夫特（Neil Ashcroft）提出，金屬氫在常溫下（290K）也可能是超導(dǎo)體。此溫度遠(yuǎn)高于任何已知材料。

實(shí)驗(yàn)進(jìn)展

世界各國(guó)正通過多種途徑來(lái)產(chǎn)生超高壓制取金屬氫。比較成熟的有兩種方法，一種叫動(dòng)態(tài)壓縮法，即是從強(qiáng)磁場(chǎng)中采用快速?zèng)_擊壓縮，獲取高壓來(lái)制取金屬氫。另一種叫靜態(tài)壓縮法，即產(chǎn)生100～200萬(wàn)大氣壓的靜態(tài)高壓，壓縮液氫來(lái)制造金屬氫。

2011年，科學(xué)家在2,600,000-3,000,000大氣壓（260-300 GPa）下觀測(cè)到液態(tài)金屬氫和金屬氘。2012年，其他研究人員質(zhì)疑該成果是否屬實(shí)。

2015年，科學(xué)家宣稱使用Z脈沖功率設(shè)施制造出金屬氘。

靜態(tài)壓縮

2017年，美國(guó)哈佛大學(xué)科學(xué)家，利用鉆石高壓砧法將以3250萬(wàn)公斤的力施加于6.5平方公分的氫樣本上，此壓力已強(qiáng)過地心壓力，也已逼近合成鉆石強(qiáng)度崩潰邊緣。 成功讓氣體型態(tài)的氫在充分壓縮后，轉(zhuǎn)變成為金屬氫。

動(dòng)態(tài)壓縮

1996年3月，勞倫斯利福摩爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家報(bào)道他們無(wú)意中得到了可辨別的金屬氫，其溫度是1000K和壓力超過1,000,000大氣壓（大于100GPa）。

太空中的金屬氫

金屬氫被認(rèn)為會(huì)存在于一些氣態(tài)巨行星的內(nèi)部，如木星、土星以及一些新發(fā)現(xiàn)的太陽(yáng)系外行星等。由于氣態(tài)巨行星內(nèi)部實(shí)際溫度要高于以前的理論預(yù)測(cè)，因此金屬氫可能比預(yù)計(jì)的更多和更靠近行星表面。

應(yīng)用

室溫超導(dǎo)體

有理論稱亞穩(wěn)態(tài)金屬氫（簡(jiǎn)稱MSMH）在壓力釋放之后，可能不會(huì)立即恢復(fù)成普通氫氣。部分科學(xué)家預(yù)測(cè)，亞穩(wěn)態(tài)金屬氫在290K可能也是超導(dǎo)體，遠(yuǎn)高于已知的超導(dǎo)體材料。

原子能

慣性約束聚變中涉及使用激光束轟擊氫同位素。對(duì)極限條件下氫氣的性質(zhì)的了解能幫助增加效率。

能源

有可能產(chǎn)生大量的金屬氫的實(shí)際用途。有理論稱亞穩(wěn)態(tài)金屬氫（簡(jiǎn)稱MSMH）在壓力釋放之后，可能不會(huì)立即恢復(fù)成普通氫氣。

MSMH是個(gè)有效而且干凈的能源，最終產(chǎn)物只有水。MSMH燃燒時(shí)，會(huì)比普通氫氣更劇烈，將會(huì)釋放九倍于普通氫，五倍于目前航天飛機(jī)燃料（液態(tài)H2/O2）的效果。但是，勞倫斯利福摩爾的實(shí)驗(yàn)過于簡(jiǎn)單，還不能確定亞穩(wěn)態(tài)的金屬氫是否存在。

參見

氫

氫原子

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