Используя радиационные методы синхротрона с высоким давлением в Brookhaven National Laboratory (BNL), команда исследователей исследовала структуру, сблизившись и электронные свойства очень сжатого водорода, известного как водородная фаза IV.Подобная графену структура водородной фазы IV (Эдинбургский университет)При нормальных условиях водород — газ, состоящий из двухатомных молекул.
Водородные молекулы начинают изменяться, когда давление увеличивается. Эти различные формы называют фазами, и у водорода есть три известных твердых.Водород фазы I — квантовый кристалл, состоящий из вращения водородных молекул на шестиугольной близкой упакованной решетке.
Ориентационным образом заказанные молекулярные фазы II и III появляются приблизительно в 1,1 и 1,5 миллионах раз нормальное атмосферное давление, соответственно.Фаза IV плотного твердого водорода была обнаружена в 2012 командой ученых из Соединенных Штатов и Великобритании.
В новом исследовании доктор Рассел Хемли из Геофизической Лаборатории BNL и его коллеги нашли, что фаза IV была стабильна приблизительно от 2,2 миллионов раз нормальное атмосферное давление и приблизительно 80 градусов по Фаренгейту по крайней мере к 3,4 атмосферным давлениям миллиона раз и о минус 100 градусов по Фаренгейту.Их эксперименты показали, что водород принимает форму при этих условиях, которая отличается замечательно от ее других известных структур.У фазы IV есть два совсем других типа водородных молекул в ее структуре. Один тип молекулы взаимодействует очень слабо с его соседними молекулами – необычный для молекул под этим типом очень высокого сжатия.
Другой тип связей молекулы с ее соседями, формируя удивление плоских листов.Измерения также показывают, что твердый водород при этих условиях находится на границе между полупроводником, как кремний, и полуметаллом, как графит.Результаты опровергают более ранние заявления, что водород формирует плотный атомный металл в этих давлениях и температурах.
“Этот простой элемент – только с одним электроном и одним протоном – продолжает удивлять нас своим богатством и сложностью, когда это подвергнуто высокому давлению”, сказал доктор Хемли, который является ведущим автором работы, опубликованной в Physical Review Letters.“Результаты обеспечивают важную испытательную площадку для фундаментальной теории”, сказал доктор Хемли.