金属氢新进展:压力高于350Gpa,高压下的氢分子可以转变为半金属( 三 )

马克斯普朗克化学研究所的最新研究发表在《自然物理》杂志上 , 他们证明了在350到360GPA压力下和低于200K的温度下 , 氢分子开始导电并变成半金属 。 该研究提供了关于高压下氢的转变的有趣的新见解 , 揭示了它所获得的一些特性 。

通常情况下 , 金属氢被认为是原子氢 , 一种分子分解后由质子形成的晶体 。 然而氢也可以由分子状态转变成金属 , 在这种情况下 , 氢分子晶体的电子带变宽并最终重叠 , 从而使带隙闭合 , 自由电子和空穴出现 , 这就是通常说的金属状态 。 分子氢晶体电子带重叠的初始状态称为半金属 。 在这种状态下 , 由于载体的数量少 , 金属的导电性差 。 然而如果压力进一步增大 , 这种导电性差的金属就会变成正常的金属 , 最终变成氢原子 。

研究人员的目标是找到金属电导率出现的压力 , 以及该压力是否会导致分子或原子金属的出现 。 于是他们进行了电测量 , 因为这是唯一一种可以直接告诉我们氢是否导电以及它是否是金属的方法 。 金属通常在最低温度下都具有电导性;半导体也可以导电 , 但在较低的温度下 , 导电性指数下降甚至消失 。

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