Forskere finder beviser for metallisk brint ved 425 gigapascal

Et udvalg af målinger over det undersøgte trykinterval. en, Fotografier af brintprøven taget på forskellige stadier af komprimering, under samtidig stærk lysbelysning foran og bagpå. Brintprøven er angivet med den blå pil. Omkring 310 GPa, prøven bliver reversibel sort, som illustreret af fotografierne taget ved 315 GPa for den stigende trykbane og ved 300 GPa for den faldende trykbane. Ved 427 GPa, prøven er i metallisk tilstand og kan stadig skelnes fra rheniumpakningen. Det rødfarvede aspekt ved diamantspidsens centrum tilskrives faldet i diamantbåndgabet. b, Infrarød transmissionsspektre ved forskellige tryk. Intrinsiske absorptionsegenskaber forbundet med vibronen og med lukningen af båndgabet er angivet med de røde stjerner og trekanten, henholdsvis. c, Trykudvikling i brint versus heliummembranetrykket, der virker på stemplet i T-DAC, under trykstigning (rød) og fald (blå). Indsat, den højbølgede del af Raman-diamantspektrene indsamlet ved tre tryk. Bølgetallet ved det trin, der bruges til at beregne tryk, er angivet som en rød prik, og noteret i nøglen. Hele linjer er guider for øjet. a.u., vilkårlige enheder. Kredit: Natur (2020). DOI:10.1038/s41586-019-1927-3

Et team af forskere, to med den franske atomenergikommission (AEC) og en tredje med Soleil -synkrotronen, har fundet tegn på en faseændring for brint ved et tryk på 425 gigapascal. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Natur , Paul Loubeyre, Florent Occelli og Paul Dumas beskriver at teste brint ved så højt et tryk, og hvad de lærte af det.

Forskere teoriserede for længe siden, at hvis hydrogengas blev udsat for nok tryk, det ville overgå til et metal. Men teorierne var ikke i stand til at udlede, hvor meget pres der kræves. Tvivl om teorierne begyndte at opstå, da forskere udviklede værktøjer, der var i stand til at udøve de høje tryk, som man mente var nødvendige for at presse brint ind i et metal. Teoretikere flyttede ganske enkelt tallet højere.

I de sidste flere år har imidlertid, teoretikere er nået til enighed - deres matematik viste, at brint skulle overgå til cirka 425 gigapascal - men en måde at generere så meget pres på eksisterede ikke. Derefter, sidste år, et team på AEC forbedrede diamantamboltcellen, som i årevis har været brugt til at skabe intens pres i forsøg. I en diamantamboltcelle, to modsatte diamanter bruges til at komprimere en prøve mellem stærkt polerede spidser - det genererede tryk måles typisk ved hjælp af et referencemateriale. Med det nye design, kaldet en toroidal diamantamboltcelle, spidsen blev lavet til en doughnutform med en rillet kuppel. Når den er i brug, kuplen deformeres, men brydes ikke ved høje tryk. Med det nye design, forskerne var i stand til at udøve tryk op til 600 GPa. Det efterlod stadig problemet med, hvordan man testede en brintprøve, da den blev presset. Forskerne overvandt denne udfordring ved blot at skinne en stråle af infrarødt lys ned gennem midten af enheden - ved normale temperaturer, det kan passere lige igennem brint. Men hvis det skulle møde et overført metal, det ville i stedet blive blokeret eller afspejlet.

Forskerne fandt ud af, at brintprøver komprimeret til 425 gigapascal blokerede alt infrarødt og synligt lys og viste optisk reflektivitet, såvel. De foreslår, at deres resultater indikerer, at brint bliver til et fast stof ved 425 gigapascal - men de planlægger allerede endnu en test for at styrke deres fund. De vil gentage forsøget for at afgøre, om prøven begynder at lede elektricitet ved 425 gigapascal.

Sidste artikelForskere turbolader brintceller med ny ionledende copolymer

Næste artikelTraditionel kinesisk lægeplante giver nye insekticidforbindelser