我国科学家提出利用碳纳米管制备常温超导“金属氢”

      导读：4月2日，记者了解到，山东大学赵明文教授团队提出利用碳纳米管高机械强度的特点，在碳纳米管中以相对“较低”的压力制备与保护准一维“金属氢”，并由此发展出相应的理论模型。这项理论成果日前被国际学术期刊《纳米快报》发表。在掌握气态、液态、固态的制备方法后，如何制备“金属氢”是科学界正努力攻关的难题。

      山东大学赵明文教授团队表示，由于碳纳米管具有高机械强度的特点，在其内可以形成超高密度的准一维“金属氢”。作为容器的碳纳米管，不仅可以保护稍纵即逝的“金属氢”，并能有效降低实现氢金属化的临界压力，在相对“较低”的压力下实现氢的金属化和超导特性。

      科研团队介绍，基于量子力学第一性原理的分子动力学模拟显示，束缚于碳纳米管的准一维氢在163.5GPa（即163.5万倍大气压）下可以变为金属态，其超导的临界温度也接近室温。研究人员在埃利亚西伯超导理论的基础上，已发展出相应的理论模型，成功解释了准一维“金属氢”的超导特性。

      物理学家尤金·维格纳与希拉德·亨廷顿1935年曾预言，“金属氢”存在于超高压强条件下。随后，制备“金属氢”成为各国科学家竞相攻关的目标，甚至被称作高压物理学的“圣杯”。根据理论模型推算，在450万倍大气压下，“金属氢”具有接近室温的超导特性。

      超高的压力条件，却令实验论证步履维艰。因此，如何在相对“较低”的压力下获得“金属氢”，成为目前重要研究方向。此次，中国科学家取得的理论成果，将为实验制备和研究常温超导体“金属氢”提供新方案。

      为什么人们如此费尽心血地来研制金属氢呢？这是因为一旦金属氢问世，就如同当年蒸汽机的诞生一样，将会引起整个科学技术领域一场划时代的革命。

      金属氢是一种亚稳态物质，可以用它来做成约束等离子体的"磁笼"，把炽热的电离气体"盛装"起来，这样，受控核聚变反应使原子核能转变成了电能，而这种电能将是廉价的又是干净的，在地球上就会方便地建造起一座座"模仿太阳的工厂"，人类将最终解决能源问题。

      金属氢又是一种室温超导体，它将甩掉背在超导技术"身上"的低温"包袱"。超导材料是没有电阻的优良导体，但已研制成功的超导材料的超导转变温度多在零下250℃左右，这样的低温工作条件，严重地限制了超导体的应用。金属氢是理想的室温超导体，因此，可以大显身手。

      用金属氢输电，可以取消大型的变电站而输电效率在99%以上，可使全世界的发电量增加四分之一以上。如果用金属氢制造发电机，其重量不到普通发电机重量的10%，而输出功率可以提高几十倍乃至上百倍。

      金属氢还具有重大的军用价值。火箭是用液氢作燃料，因此必须把火箭做成一个很大的热水瓶似的容器，以便确保低温。如果使用了金属氢，火箭就可以制造得灵巧，小型。金属氢应用于航空技术，就可以极大地增大时速，甚至可以超过音速许多倍。由于相同质量的金属氢的体积只是液态氢的1/7，因此，由它组成的燃料电池，可以较容易地应用于汽车，那时，城市就不再像现在这样喧哗、污染而变得十分清洁、安静。

      金属氢内储藏着巨大的能量，比普通TNT炸药大30─40倍。伴随着金属氢的诞生必将会产生许多新式武器。