在掌握氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)的制備方法后，如何制備“金屬氫”是科學(xué)界正努力攻關(guān)的難題。近期，山東大學(xué)趙明文教授團(tuán)隊(duì)提出利用碳納米管高機(jī)械強(qiáng)度的特點(diǎn)，在碳納米管中以相對(duì)“較低”的壓力制備與保護(hù)準(zhǔn)一維“金屬氫”，并由此發(fā)展出相應(yīng)的理論模型。這項(xiàng)理論成果日前被國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《納米快報(bào)》發(fā)表。

山東大學(xué)趙明文教授團(tuán)隊(duì)表示，由于碳納米管具有高機(jī)械強(qiáng)度的特點(diǎn)，在其內(nèi)可以形成超高密度的準(zhǔn)一維“金屬氫”。作為容器的碳納米管，不僅可以保護(hù)稍縱即逝的“金屬氫”，并能有效降低實(shí)現(xiàn)氫金屬化的臨界壓力，在相對(duì)“較低”的壓力下實(shí)現(xiàn)氫的金屬化和超導(dǎo)特性。

科研團(tuán)隊(duì)介紹，基于量子力學(xué)第一性原理的分子動(dòng)力學(xué)模擬顯示，束縛于碳納米管的準(zhǔn)一維氫在163.5GPa(即163.5萬(wàn)倍大氣壓)下可以變?yōu)榻饘賾B(tài)，其超導(dǎo)的臨界溫度也接近室溫。研究人員在埃利亞西伯超導(dǎo)理論的基礎(chǔ)上，已發(fā)展出相應(yīng)的理論模型，成功解釋了準(zhǔn)一維“金屬氫”的超導(dǎo)特性。

物理學(xué)家尤金·維格納與希拉德·亨廷頓1935年曾預(yù)言，“金屬氫”存在于超高壓強(qiáng)條件下。隨后，制備“金屬氫”成為各國(guó)科學(xué)家競(jìng)相攻關(guān)的目標(biāo)，甚至被稱作高壓物理學(xué)的“圣杯”。根據(jù)理論模型推算，在450萬(wàn)倍大氣壓下，“金屬氫”具有接近室溫的超導(dǎo)特性。

超高的壓力條件，卻令實(shí)驗(yàn)論證步履維艱。因此，如何在相對(duì)“較低”的壓力下獲得“金屬氫”，成為目前重要研究方向。此次，中國(guó)科學(xué)家取得的理論成果，將為實(shí)驗(yàn)制備和研究常溫超導(dǎo)體“金屬氫”提供新方案。