Dati sperimentali selezionati (a). Fotografie del campione di deuterio sotto illuminazione a luce bianca superiore a 400 GPa a 80 K. (b) T2 g spettri fononici Raman della punta dell'incudine del diamante, con una forma a gradino che indica il numero d'onda utilizzato per calcolare la pressione (come punto rosso) associato alla punta del diamante–D2 interfaccia. (c) Spettri di trasmissione a infrarossi. Le caratteristiche di assorbimento intrinseco dovute al deuterio sono indicate dalla stella rossa che punta al picco del vibrone e dal triangolo rosso che punta all'azzeramento a numeri d'onda elevati a causa della diminuzione del gap di banda. Credito:Lettere di revisione fisica (2022). DOI:10.1103/PhysRevLett.129.035501
Un trio di ricercatori della Commissione francese per le energie alternative e l'energia atomica ha mostrato prove promettenti della formazione del deuterio in uno stato metallico ad alta pressione. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, Paul Loubeyre, Florent Occelli e Paul Dumas descrivono il processo utilizzato per pressurizzare un campione di deuterio e testarlo per uno stato di transizione.
La teoria suggerisce che tutti gli elementi dovrebbero passare a uno stato metallico se sottoposti a una pressione sufficientemente forte. Questo perché a un certo punto i loro elettroni si delocalizzeranno. Ma la modellazione, tanto meno la dimostrazione, di tali punti di transizione si è rivelata difficile. Le prime ricerche sullo stato di transizione dell'idrogeno hanno portato a teorie secondo cui avrebbe raggiunto uno stato metallico quando le molecole di idrogeno si sarebbero dissociate completamente. Ciò ha portato a molti sforzi per vedere se tali teorie fossero vere, purtroppo nessuna ha avuto successo. Poi, nel 2000, un team della Cornell University ha calcolato che l'idrogeno dovrebbe passare a 410 GPa. Nel 2020, i ricercatori dell'attuale studio hanno utilizzato una cella a incudine di diamante per comprimere un campione di idrogeno a 425 GPa e hanno utilizzato l'assorbimento dell'infrarosso di sincrotrone e la spettroscopia Raman per misurare il gap di banda del materiale. Hanno trovato un improvviso calo da 0,6 eV a 0,1 eV a 80 K, che comprende prove promettenti della formazione di idrogeno in uno stato metallico come teorizzato.
Poco tempo dopo, il fisico Alexander Goncharov ha suggerito che le transizioni dovrebbero avvenire più facilmente in condizioni in cui il movimento quantistico potrebbe consentire ad alcuni atomi di passare da un luogo all'altro. Notando che i nuclei di deuterio sono più pesanti dell'idrogeno, i ricercatori hanno ragionato sul fatto che dovrebbero essere meno delocalizzati dei protoni e quindi dovrebbero richiedere più pressione per la transizione. Per scoprire se era così, il team ha ripetuto lo sforzo del 2020, solo che questa volta ha usato il deuterio invece dell'idrogeno. Hanno scoperto che il gap di banda è diminuito in modi simili all'esperimento sull'idrogeno, ma lo ha fatto a 460 GPa, forse confermando la teoria. I ricercatori hanno notato che non hanno visto nulla che indichi che si fosse verificata una dissociazione molecolare in entrambi gli esperimenti. + Esplora ulteriormente
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