기초과학

유체 금속성 수소 합성

발행일 : 2019 / 12 / 03

중국과학원 허페이(合肥)물질과학연구원 고체물리연구소 극한환경양자물질센터 연구팀은 극한 고온고압 조건에서 수소와 중수소의 금속상태를 성공적으로 획득했다. 해당 성과는 “Advanced Science”에 게재됐다. 이는 연구팀이 유체 금속성 질소(Metallic nitrogen)를 성공적으로 합성한 후 가벼운 원소 고압 연구에서 달성한 또 하나의 중요한 성과이다.

2015년과 2018년에 미국의 2개 실험실은 수소와 중수소의 유체 금속상태를 관찰했다. 해당 성과는 2015년과 2018년에 “Science”에 게재됐다. 하지만 해당 2가지 연구결과는 온도 및 압력 곡선 차이가 매우 크기에 유체 금속성 수소의 존재 영역을 정확하게 확정할 수 없다.

연구팀은 전단계 연구를 바탕으로 다이아몬드 앤빌셀(Diamond anvil cell)을 기반으로 하고 펄스 레이저 가열 기술을 결합하여 실험실에서 지구핵을 시뮬레이션 할 수 있는 극한 온도압력 조건을 구축함과 아울러 기체상태 수소와 중수소를 유체 금속상태로 성공적으로 전환시켰다. 뿐만 아니라 초쾌속 브로드밴드 초연속 스펙트럼을 이용해 샘플의 광학적 흡수, 반사 특성을 탐측함으로써 유체 금속성 수소와 중수소의 광, 전기 등 물리적 특성을 규명했다. 해당 연구는 유체 금속성 수소 및 중수소의 존재 영역을 확정함과 아울러 해당 금속상태는 매우 넓은 고온고압 반금속 영역을 경과해야만 획득할 수 있음을 심층적으로 입증했다.

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