Молекулярный водород становится полуметаллическим при давлении от 350 ГПа
Москва, 17:23, 04 Окт 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Исследователи из Химического института Макса Планка показали, что молекулярный водород становится полуметаллическим и начинает проводить электричество при давлении 350-360 ГПа и температуре до 200 К (-73°С).
По прогнозам физики сжатых материй, определенное давление вызывает диссоциацию водорода, превращая его в атомарный металл. Но ученым не были известны точные параметры явления. Сотрудники Химического института Макса Планка определили их, сообщает phys.org. Водород приобретает металлические свойства при давлении 350-360 ГПа и температуре до 200 К.
Выводы исследования представлены в Nature Physics. Они указывают на новые интересные свойства переходного элемента.
«Обычно металлическим считается атомный водород – кристалл, сформированный из фотонов после диссоциации молекул, — сказал один из исследователей, Михаил Еремец. – Но водород может превратиться в металл и в молекулярном состоянии. В данном случае полосы электронной перестройки кристаллов расширяются и пересекаются, вызывая закрытие щели зазора. Это ведет к появлению свободных электронов и дыр – признак металлического состояния».
Начальная фаза такого явления называется полуметаллом. Он плохо проводит заряд из-за низкого числа носителей. При увеличении давления вещество превращается в нормальный металл и, потом, атомарный водород.
«Мы искали условия появления проводимости, — сказал Еремец. – Определить ее позволяли только электрические измерения. Металл проводит ток при самых низких температурах. Работа полупроводника зависит от условий. Со снижением температуры функциональность экспоненциально снижается и пропадает».
В опытах использовалось давление до 480 ГПа. Водород начинал проводить ток при 360 ГПа, оставаясь полуметаллом до 440 ГПа.
«После 360 ГПа электропроводность быстро росла с увеличением нагрузки. Она экспоненциально не падала при охлаждении. То есть, водород не был полупроводником. Но он не стал и хорошим металлом. Проводимость медленно росла при охлаждении. Поведение свойственно полуметаллам, появившимся при давлении, вроде кислорода и ксенона», — сказал Еремец.
