由我們中國北京高壓科學研究中心（HPSTAR）的毛河光院士和Cheng Ji博士領導的國際實驗研究小組，以及由烏普薩拉大學Rajeev Ahuja教授領導的理論小組，

利用實驗研究和理論來理解氫中可能導致金屬化，甚至可能導致超導的高壓結構相變（本研究中氫的第四相），這項發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然》期刊上，氫(H2)是宇宙中最豐富和最輕的元素之一。

六十年來一直有人猜測純氫的金屬化可能促使室溫超導體的出現(xiàn)，盡管這至今仍是一個懸而未決的問題。然而，需要巨大的壓力才能充分壓縮氫以達到這種金屬狀態(tài)。經(jīng)過過去三十年不懈的實驗努力，固體氫已被壓縮到接近400 GPa（大約地球中心的壓力）的壓力，并且在沒有足夠的結構約束情況下，基于光譜觀察，已經(jīng)確定了六種高于100 GPa的高壓分子相。通過針對超高壓氫氣的新技術開發(fā)，最終獲得了高達254 GPa的氫相I，III和IV的X射線衍射(XRD)數(shù)據(jù)。

令人驚訝的是，這些相沒有表現(xiàn)出不同的晶體對稱性，但都保持在六方緊密堆積(HCP)結構中，c/a軸比相對于理想HCP晶格的急劇減小。研究表明，HCP布里淵區(qū)的大規(guī)?；儯瑢е職鋷ч]合之前的一系列電子拓撲轉變(ETT)相，這是第一次在氫氣中看到這樣的現(xiàn)象。這促使Rajeev Ahuja教授領導的團隊，基于最先進的第一原理方法進行系統(tǒng)的計算機實驗，以研究ETT。

這些發(fā)現(xiàn)與實驗觀察結果非常一致，甚至可以預測氫的金屬相經(jīng)過許多中間ETT。廣泛模擬是使用瑞典國家計算基礎設施(SNIC)在NSC提供的資源進行。氫中的ETT代表了一個非常重要的發(fā)現(xiàn)，研究結果可以被看作是在易于處理的壓力范圍內(nèi)，尋找金屬甚至超導氫的實驗和理論研究方面的重要進展。

博科園｜研究/來自：北京高壓科學研究中心/烏普薩拉大學

參考期刊《自然》

DOI: 10.1038/s41586-019-1565-9

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