Valda experimentella data (a). Fotografier av deuteriumprovet under vitt ljus över 400 GPa vid 80 K. (b) T2g fonon Raman-spektra av diamantstädets spets, med en stegform som pekar på vågtalet som används för att beräkna trycket (som röd prick) associerat med diamantspetsen–D2 gränssnitt. (c) Infraröda transmissionsspektra. Inneboende absorptionsegenskaper på grund av deuterium indikeras av den röda stjärnan som pekar mot vibrontoppen och den röda triangeln pekar på nollställningen vid höga vågtal på grund av att bandgapet minskar. Kredit:Physical Review Letters (2022). DOI:10.1103/PhysRevLett.129.035501
En trio av forskare vid den franska kommissionen för alternativ energi och atomenergi har visat lovande bevis på att deuterium formas till ett metalliskt tillstånd vid högt tryck. I deras artikel publicerad i tidskriften Physical Review Letters, Paul Loubeyre, Florent Occelli och Paul Dumas beskriver processen de använde för att trycksätta ett deuteriumprov och testa det för ett övergångstillstånd.
Teori föreslår att alla element bör övergå till ett metalliskt tillstånd om de utsätts för tillräckligt starkt tryck. Detta beror på att vid någon tidpunkt kommer deras elektroner att bli delokaliserade. Men att modellera, än mindre att demonstrera, sådana övergångspunkter har visat sig vara svårt. Tidig forskning som letade efter övergångstillståndet för väte ledde till teorier om att det skulle nå ett metalliskt tillstånd när vätemolekyler disassocierade helt. Det ledde till många försök att se om sådana teorier var sanna - tyvärr var ingen framgångsrik. År 2000 beräknade ett team vid Cornell University att väte skulle övergå vid 410 GPa. År 2020 använde forskarna i den aktuella studien en diamantstädcell för att komprimera ett prov av väte till 425 GPa och använde synkrotron infraröd absorption och Raman-spektroskopi för att mäta materialets bandgap. De hittade ett plötsligt fall från 0,6 eV till 0,1 eV vid 80K, vilket bestod av lovande bevis på att väte bildades i ett metalliskt tillstånd enligt teorin.
En kort tid senare föreslog fysikern Alexander Goncharov att övergångar skulle ske lättare under förhållanden där kvantrörelse kunde tillåta vissa atomer att tunnla från en plats till en annan. Med tanke på att deuteriumkärnor är tyngre än väte, resonerade forskarna att de borde vara mindre delokaliserade än protoner och därför borde kräva mer tryck för att övergå. För att ta reda på om så var fallet körde teamet om sin insats 2020, men den här gången använde de deuterium istället för väte. De fann att bandgapet minskade på sätt som liknar väteexperimentet, men det gjorde det vid 460 GPa, vilket möjligen bekräftar teorin. Forskarna noterade att de inte heller såg något som skulle tyda på att molekylär disassociation hade inträffat i något av experimenten. + Utforska vidare
© 2022 Science X Network
