Utökad data Fig. 1 Rå XRD -bilder erhållna med en ren Re -packning och en kompositpackning vid samma strålningslinje. a , XRD -bild erhållen vid 45 GPa med Re -packningen. Insatsen visar en mikroskopbild av provet efter gasbelastning, med kammardiametern 17 µm. Vid 45 GPa, kammaren krymper till en diameter av ungefär 10 µm. b , Rå XRD -bild av provet erhållet vid 162 GPa med användning av en sammansatt packningsinsats (cBN och epoxi); kammardiametern är 7 µm. Uppsättningen av strållinjefokuseringsenheten (Kirkpatrick – Baez -speglar) var liknande i båda mätningarna, med rengöringsnålar på 20 µm ( a ) och 60 µm ( b ) i diameter. Det måste betonas att även om röntgenstrålen används i b har en större svans (på grund av det större saneringshålet), b har en väsentligt lägre bakgrund än a . MgO- och epoxi -insatsen ger en liknande bakgrundsnivå som cBN- och epoxi -insatsen. Röda masker in a och b täcka luckorna mellan sensorchippen på Pilatus 1M -detektorn. Kredit:Uppsala universitet
Ett internationellt experimentellt forskargrupp ledd av professor Ho-Kwang Mao och Dr Cheng Ji från HPSTAR, Kina och ett teoriteam under ledning av professor Rajeev Ahuja, Uppsala universitet, har använt såväl experimentell forskning som teori för att förstå högtrycksstrukturella fasövergångar i väte som kan ge upphov till metallisering och till och med kunna leda till supraledning. Resultaten publicerades i veckan i onlineutgåvan av Natur .
Väte (H 2 ) är ett av de mest förekommande och lättaste elementen i universum, och det har spekulerats i sextio år om att metallisering av rent väte kan leda till supraledning vid rumstemperatur, även om detta har förblivit en öppen fråga till nu. Dock, ett enormt tryck skulle krävas för att komprimera väte tillräckligt för att uppnå detta metalliska tillstånd. Med obevekliga experimentella ansträngningar under de senaste tre decennierna, fast H 2 har komprimerats till tryck nära 400 GPa (ungefär trycket i mitten av jorden), och sex högtrycksmolekylära faser över 100 GPa har identifierats på basis av spektroskopiska observationer utan tillräckliga strukturella begränsningar.
Genom ny teknisk utveckling skräddarsydd för vätgas med högt tryck, vi fick slutligen röntgendiffraktionsdata (XRD) för vätefaser I, III och IV upp till 254 GPa. Förvånande, dessa faser uppvisar inte olika kristallsymmetrier, men alla förblir i den sexkantiga nära packade (hcp) -strukturen med drastisk minskning av c/a -axialförhållandet i förhållande till det ideala hcp -gallret. Vår studie tyder på att massiv distorsion av hcp Brillouin -zonen leder till en serie elektroniska topologiska övergångsfaser (ETT) före vätebandstängningen. Det är första gången detta har setts för väte.
Detta fick laget som leddes av professor Rajeev Ahuja att utföra systematiska datorexperiment baserade på toppmoderna första principer för att studera ETT. Fynden överensstämmer utmärkt med experimentella observationer och tillåter även förutsägelsen att metallfasen av väte går via många mellanliggande ETT. De omfattande simuleringarna utfördes med hjälp av resurser från National Infrastructure for Computing (SNIC) vid NSC.
"ETT i väte representerar en utomordentligt viktig upptäckt, "säger professor Ahuja." Våra resultat kan ses representera ett viktigt framsteg i det experimentella och teoretiska sökandet efter metalliskt och till och med supraledande väte inom en dragbar tryckregim. "
