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【凄すぎ】史上初、水素の金属化に成功!でもこれって何の役に立つんだよ

1: 2019/06/29(土) 14:54:00.15
https://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20190629-00010005-giz-sci
 物理界のはぐれメタル捕獲で、人類の経験値が爆上がりするかも。
80年以上前、物理学者のユージン・ウィグナーが、水素に特定の温度と圧力をかけると金属になりうる、と予測しました。
水素って目に見えない気体のイメージですが、それが金属になるっていうコンセプトがメタルスライムっぽくていいですね。
その後数々の研究者が金属水素の生成に挑戦してきたのに誰も見つけられてないっていう意味では、はぐれメタルといったほうがいいかもしれません。

が、ついに今、ある研究チームがそれに成功した…のかもしれません。
フランス原子力庁のPaul Loubeyre氏を中心とする研究チームが、液体水素に地球の核内部以上の圧力をかけた実験結果についての論文を
arXivにポストしました。Loubeyre氏らは、液体水素に今までにない高い圧力を与えることで、金属のような性質を呈したと言っています。
ただこれまでにも、たとえば2017年にハーバード大学の研究チームが、その前には2012年にドイツのマックス・プランク研究所のチームが、
金属水素の生成成功を主張していましたが、どちらもわりと懐疑的な反応をされていて、その主張の正しさも確認できていません。
でも専門家の中には、今回こそは本物だと考えている人たちもいます。

■金属水素ってすごいの?
 金属水素とはその名の通り、水素が金属の特性を有する状態です。
Loubeyre氏らの論文によれば、金属水素は「議論の余地なく」存在するはずで、その根拠となるのは「量子閉じ込め効果」という現象です。
量子閉じ込め効果とは、電子の動きを十分に制限すると、物質の電気的・光学的特性が量子力学の法則によって変化するという現象です。
なので論文では、十分高い圧力を加えれば、どんな絶縁体でも電気を通す金属になるはずだとしています。
たとえば酸素は、地球の海抜での気圧の約100万倍となる100GPa(ギガパスカル)の圧力で金属になることが20年ほど前に証明されています。
もし本当に金属水素が発見されたとしたら、いくつかの理由ですごく楽しみなことになります。

まず、そんなはぐれメタルみたいな物質の存在が実証されることだけでも胸熱なんですが、金属水素は熱を発生させずに電気を通せる
超伝導体である可能性もあります。
そしてそれは、こちらも物理界でツチノコのように長年探索されてきて、電子工学に革命を起こすとされる室温超伝導体かもしれません。
さらに金属水素は木星のような巨大惑星の中心に存在するといわれているので、金属水素を地球上で作り出すことで、惑星の成り立ちへの
理解を深めることにもなるかもしれません。

■この実験のミソ
 論文を書いたLoubeyre氏らはまずこれまでの研究を生かし、ダイヤモンドアンビルセル(ごく小さなダイヤモンドふたつの間にサンプルをはさんで
超高圧をかける機械)で気体状の水素を310GPaで圧縮し、固体の水素を生成しました。
そして彼らは圧力をさらに上げていき、粒子加速器のSOLEILシンクロトロンが出す赤外線に水素サンプルがどう反応するかを計測しました。

すると圧力425GPa前後、温度80ケルビン(摂氏マイナス193.15度)の状態で、サンプルが突然すべての赤外線を吸収し始めました。
この状態は論文では「バンドギャップが埋まった」と書かれてるんですが、言い換えると、エネルギーを加えなくても水素サンプル上を
電子が通れるようになったということです。
まとめると、彼らは水素ガスを超コンパクトに圧縮して量子閉じ込め効果を利用することで、水素に金属のような電気を流す性質を与えることができた、
と言ってるわけです。

論文によれば、この実験を成立させた要素がふたつあります。
ひとつは、ダイヤモンドアンビルセルの中心の圧力がかかる部分、ダイヤモンドのパーツを、従来のような平らな形じゃなく、ドーナツ型みたいな
「トロイダル」という形にしたことです。これによって、従来のダイヤモンドアンビルセルの400GPaという圧力の上限を超えることができました。
ふたつめに、彼らが開発した新しいタイプの赤外線顕微鏡を使うことで、よりノイズの少ない計測が可能になったそうです。

※続きはソースで

画像
https://assets.media-platform.com/gizmodo/dist/images/2019/06/27/190627_metallichydrogen-w1280.jpg

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Comment


3: 2019/06/29(土) 14:54:52.69
ネットでは水素水が話題だ

9: 2019/06/29(土) 14:57:21.74
まずはメタルスライムからだろ
横着しようとするな

10: 2019/06/29(土) 14:57:45.47
金属じゃなくて固体化じゃないのか

13: 2019/06/29(土) 14:57:53.96
水銀

33: 2019/06/29(土) 15:06:47.46
>>13
同意。水銀でええ。

16: 2019/06/29(土) 14:58:48.63
太陽の中心近くにも金属水素があるって事?

17: 2019/06/29(土) 14:59:29.53
金属の定義って何?
そこから教えてくれ

147: 2019/06/29(土) 16:27:05.46
>>17
原子の最外郭を回っている電子が特定の原子核に拘束されず、
自由電子として多数の原子核間を流動し、それにより原子の
結合力を得る物質の総称。
上記の自由電子を介した原子の結合を金属結合という。
金属結合する原子が金属なんだ。

22: 2019/06/29(土) 15:02:59.06
透明アルミの発明はまだですか?

122: 2019/06/29(土) 16:11:22.02
>>22
アルミガラス、スタトレ史ではそろそろじゃね?

26: 2019/06/29(土) 15:04:56.56
どんな利用価値があるの?

27: 2019/06/29(土) 15:05:11.78
木星に行ったらイヤってほどあるのに

30: 2019/06/29(土) 15:06:03.85
金属化はありまぁすってオチだろ

31: 2019/06/29(土) 15:06:16.12
気体の金属って、あったっけ?

63: 2019/06/29(土) 15:25:31.41
>>31
何でも沸騰すれば気体になるし
個体からでも飛び出している
水銀はガスで中毒になる

32: 2019/06/29(土) 15:06:39.46
いや頃合いを見て出してきただけだろ
米欧日で水素やると宣言したんだしかくし球だろ

36: 2019/06/29(土) 15:07:00.20
オリハルコンきたか

37: 2019/06/29(土) 15:07:14.93
予測しただけじゃねえか

38: 2019/06/29(土) 15:07:37.34
水素・水銀・銀は、同じ物質の、気体・液体・固体だと思っていた 小学生の頃

62: 2019/06/29(土) 15:24:35.97
>>38
水銀の瓶持ったときは
本当に金属なんだと思った

44: 2019/06/29(土) 15:13:44.92
>気体状の水素を310GPaで圧縮し、固体の水素を生成しました。
その圧縮をし続けないと固体を維持できないんでそ?

53: 2019/06/29(土) 15:18:39.32
>>44
そりぁまぁそうだわな

55: 2019/06/29(土) 15:21:32.20
>>44
維持しなくても金属状態を維持しうる
って前にやってたけど続報がなかった

57: 2019/06/29(土) 15:22:24.00
>>44
固体水素そのものは常圧でも冷やせばできる。
金属の性質を維持するのに圧力がいる

51: 2019/06/29(土) 15:17:51.98
水素って金属じゃないから水素って概念なんだろ
それが金属になるんだったらもう水素じゃないじゃん

60: 2019/06/29(土) 15:23:45.32
木星にいっぱいあるよって木星がこの間言ってたぞ

64: 2019/06/29(土) 15:25:37.36
早く透明な鉄を発明しろ

83: 2019/06/29(土) 15:36:43.75
水素の金属化はたしかに高圧物理学における長年の目標であることは間違いない

86: 2019/06/29(土) 15:38:20.82
水素じゃないとダメなんですか?鉄じゃダメなんでしょうか?

引用元: http://asahi.5ch.net/test/read.cgi/newsplus/1561787640/

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この記事へのコメント

  • 維持コストが高すぎて、特殊なものにしか使えない需要はないな
    2019年06月30日 01:03
  • 面白そうやな
    2019年06月30日 05:20