静态超高压下氢的晶体结构实验研究

在极端条件下,固态氢会经历一系列相变,理论预测其在足够高的压力下会演变为金属。由于金属氢被预测具有室温超导和超流等特性,其研究受到了学界的极大关注。然而,研究金属氢存在巨大的技术挑战:一方面,达到氢金属化的压力条件极为苛刻,至今对冷压下是否已制备出金属氢仍未达成共识;另一方面,超高压下氢的精确表征十分困难,特别是表征固态氢晶体结构的技术手段更是严重滞后。晶体结构作为了解一种材料的最基本信息,对其认知的匮乏阻碍了理解氢在高压下如何逐步演化为金属氢的过程。为此,着眼于超高压氢的晶体结构测量,发展了一套先进同步辐射X射线衍射方法,在室温下将氢的晶体结构测量扩展至254 GPa,将相关压力记录提高了一倍。介绍了相关的技术突破,探讨了在超高压下对氢进行晶体结构测量的方法以及存在的问题,以期为在更高压力条件下测量氢的结构信息做好铺垫。