氫，是當今社會中的熱點科技之一，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”一直是科學界努力攻關(guān)的難題。

相信一直關(guān)注前沿材料科學的朋友還記得2017年哈佛大學在《Science》發(fā)文稱制備出“金屬氫”，轟動全球，只是后來該“金屬氫”樣品莫名奇妙地消失了。

而近期，山東大學科研團隊對于金屬氫的研究取得了重大突破，在全球范圍內(nèi)引起重大關(guān)注。

那么什么是“金屬氫”？它又為何受到如此巨大的關(guān)注呢？

據(jù)介紹，山東大學趙明文教授團隊提出利用碳納米管高機械強度的特點，在碳納米管中以相對“較低”的壓力制備與保護準一維“金屬氫”，并由此發(fā)展出相應(yīng)的理論模型。

這項理論成果日前在Nano Letters 上（一區(qū)TOP期刊，IF=12.712）《納米快報》發(fā)表。


自1935年Wigner 和 Huntington預(yù)言高壓下“金屬氫”的存在以來，“金屬氫”一直是人們夢寐以求的目標，被稱為高壓物理的“圣杯”。

“金屬氫”的一個重要性質(zhì)是它的超導(dǎo)特性。理論計算表明：在450 GPa 下（1 GPa = 1萬倍大氣壓），“金屬氫”具有接近室溫的超導(dǎo)特性（TC ～242K）。但是，如此高的壓力對于實驗是一個極大的挑戰(zhàn)，令實驗論證步履維艱。

2017年，哈佛大學的課題組在實驗室里成功制造出495 GPa的超高壓力，首次報道了真正意義上的“金屬氫”轟動全球，可惜后來該“金屬氫”的樣品莫名奇妙地消失了。

因此，如何在相對“較低”的壓力下獲得“金屬氫”，成為目前的一個重要研究方向。

最近，山東大學夏曰源教授、趙明文教授與合作者，提出了一種制備“金屬氫”的新方法：利用碳納米管高機械強度的特點，在碳納米管內(nèi)形成超高密度的準一維“金屬氫”。

碳納米管不僅可以保護稍縱即逝的“金屬氫”，而且能有效地降低氫金屬化的臨界壓力，在相對“較低”的壓力下實現(xiàn)氫的金屬化和超導(dǎo)特性。


該成果表明，基于量子力學第一性原理的分子動力學模擬顯示，束縛于碳納米管的準一維氫在163.5 GPa（即163.5萬倍大氣壓）下就可以變成金屬，其超導(dǎo)的臨界溫度（TC ～225 K）也接近室溫。

該研究團隊在Eliashberg 超導(dǎo)理論的基礎(chǔ)上，發(fā)展了相應(yīng)的理論模型，成功解釋了準一維“金屬氫”的超導(dǎo)特性。

這項理論成果為實驗上制備和研究常溫超導(dǎo)體“金屬氫”提供了新的方案。

該研究成果中，山東大學物理學院夏曰源教授和趙明文教授分別為文章的第一作者和通訊作者，化學與化工院馬玉臣教授為共同通訊作者，山東大學為唯一完成單位。