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  • 1 # 裸猿的故事

    不是所有的金屬都適合用來製造金屬工具。但如果能製造出金屬氫,它將會有別的

    比如鈉鉀鎂這類鹼金屬或鹼土金屬,它們的化學性質都非常活潑。至於金屬氫,目前依然只是一種猜測,還沒有真正在實驗室創造出來呢。氫元素是一種比較奇怪的元素,雖然通常在元素週期表上把它和鹼金屬(鋰鈉鉀銣銫鍅)排在同一列,但是它的化學性質不像鹼金屬,到更像氮氣和氧氣,兩個氫原子組合在一起構成氫氣。並且只有在極低的溫度下,才會變成液態或固態,總之氫元素表面上看起來和鹼金屬沒啥相似性。

    什麼是金屬氫?它有什麼用?

    化學家們認為,在某種狀態下,氫也可以像鈉鉀元素一樣,呈現金屬態,但這需要極高的壓力,通常還伴隨較高的溫度,如大約兩千攝氏度。此時氫元素會表現出其金屬性,即可以導電。金屬氫更可能以液態的形式存在,而不是固體形式存在,研究人員通常認為,那些巨型氣態行星的核心處,就可能擁有大量液態金屬氫。

    圖示:巨型氣態行星核心深處的液態金屬氫

    圖示:金屬氫的存在可能解釋這些氣態行星為何存在強磁場,尤其是木星,它擁有太陽系中最強大的磁場。

    從1935年從理論上推算出可能存在可以導電的氫(金屬氫),到在實驗室中製造出金屬氫,花了很長時間,雖然一直以來不停地有實驗室號稱自己製造出了金屬氫,但這些實驗結果最終被證明難以重複,直到2018年,在可控核聚變的研究中,實驗人員發現液態的氘(氫的同位素,比普通氫元素多了一箇中子)受到鐳射衝擊時,從絕緣態向金屬態過渡。這篇論文發表在知名科學期刊《科學》上。

    金屬氫被認為很可能具有室溫超導特性,這就是為什麼我們對它如此感興趣的原因之一,雖然保持氫的金屬狀態並不容易。

    超導性是指電阻為零的一種特殊導電狀態。許多金屬在極低的溫度下,會突然失去電阻。這是一種很有用的特性,因為沒有電阻,電能就不會轉變成熱能被白白損耗,要知道每年發電廠產生的電,大約1/3被輸電線路本身所損耗。另外,超導特性還意味著可以用強電流製造超強磁場時,不用擔心燒燬儀器,因為沒有電阻,電能就不能轉變為熱能。而強磁場有很多用處,比如醫院裡檢驗患者身體狀態的的核磁共振成像技術中使用的儀器,就擁有一個超導線圈,這個超導線圈在通電後,可以產生強大的磁場。但它必須浸泡在液氦中才能起作用。

    圖示:浸泡在液氦中的超導線圈。氦氣資源是有限的,使用液氦來得到超導特性,終將難以為繼。高溫超導研究,一直都是材料研究領域的大熱門。

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