最近,山東大學的一支科研團隊與合作者,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,在碳納米管內形成超高密度的準一維“金屬氫”。碳納米管不僅可以保護“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”的壓力下實現氫的金屬化和超導特性。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 下就可以變成金屬,其超導的臨界溫度(TC ~225 K)也接近室溫。該研究團隊在Eliashberg 超導理論的基礎上,發展了相應的理論模型,成功解釋了準一維“金屬氫”的超導特性。這項理論成果為實驗上制備和研究常溫超導體“金屬氫”提供了新的方案。
自1935年Wigner 和 Huntington預言高壓下“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”的一個重要性質是它的超導特性。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特性(TC ~242K)。但是,如此高的壓力對于實驗是一個極大的挑戰。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”(Dias & Silvera, Science 2017,355, 715),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。