人类梦寐以求的金属氢，还要再等90年？金属氢作为未来的一种高密度

金属氢作为未来的一种高密度、高储能材料，一直是人类梦寐以求的能量物质。90多年来，人们一直在试图制造出以金属形态存在的氢气，并为此付出不懈努力，但稳定的金属氢样品始终没能得到。
从理论上来看，在超高压下得到金属氢是可能的。一旦梦想成真，将给世界科技带来革命性变化。不过，要真正得到金属氢样品，还有待科学家们进一步研究。
最诱人性能传说具有室温超导能力
早在1935年，英国物理学家就预言，在一定的高压下，任何绝缘体都能变成导电的金属，不同材料转变成导电金属所需的压力不同。
金属氢指的是液态或固态氢在超高压下变成的导电体，由于导电是金属的特性，故称为“金属氢” 。成功产生金属氢，不仅意味着人类找到了一种全新的高密度、高储能材料，而且可能会使科学技术发生革命性变化。
这一发现的意义如此巨大，以至于世界上多个研究小组都曾宣称自己成功获得了金属氢，但他们的竞争对手却又对此表示高度怀疑。
这种普通元素的“金属版”为何如此受重视？金属氢研究的倡导者列举了一些例子。比如，金属氢转化为氢分子时，会释放出大量热能，它可能成为一种突破性的火箭燃料。又如，据说像木星这样的气体巨星的核心就是由金属氢这类物质组成的，因此有行星科学家认为，如果我们能在实验室里成功制造出金属氢，也许就能更好地了解这些行星是如何形成的。不过，金属氢最吸引人的性能是传说中的室温超导能力——它允许电流在不损失任何能量的情况下流动。
澳大利亚的海伦·梅纳德·凯斯利说，基于所有这些原因，一项实验如果成功产生了金属氢，那将是轰动科学界的大事件，“我想金属氢的研究者都希望能获得诺贝尔奖” 。
把氢压成金属承受比地核更高压力
尽管潜力诱人，但要制造出金属氢，其过程艰难而曲折。
先说说氢的独特特性。氢是宇宙中最丰富的元素，但同时也是宇宙中最简单的元素。由一个单电子组成的氢，与锂、钠、钾这类碱性金属一同位于元素周期表的第一列，锂、钠、钾这三种元素都以固体形式存在于地球上，且能够导电。而氢通常以气体形式存在，要想把它变成一种金属，必须让每个氢原子核都紧密地结合在一起，使它们的电子变得“不受位置限制”，也就是说，让它们可以在原子周围自由移动，从而产生导电能力。
最早认识到这种转变可能性的是物理学家尤金·维格纳和希尔拉德·贝尔·亨廷顿，他们早在1935年就作出预测，要让氢像它在元素周期表中的邻居表现得一样，关键是压力——超大的压力。
在极大的压力下，氢分子间的距离将变得很近很近，迫使本来围绕原子核运动的电子变成穿梭在整个高压态氢块中的自由电子。这样的氢块将表现出金属的性质——固态、坚硬、有颜色和具有导电性，这种氢结构被称为“金属氢” 。
要做到这一点，需要近400千兆帕斯卡（GPa）的压力，即大气压的400万倍，相当于一枚小小针头上要承受一架大型喷气式飞机的重量。至少在实验室里实现这样大的压力是很有挑战性的。“事实上，施加超过100GPa的压力，就很少人能够做到。”凯斯利说。
科学家正在为制造金属氢需要的超大压力付出不懈努力。最早接近这个压力的时间是1998年。一个由美国纽约康奈尔大学和马里兰大学的工程师组成的团队，在被称为“金刚石铁砧”的材料上为氢样品施压。
“金刚石铁砧”实际上是一对超锐利的金刚石，它的尖端十分细小，大约只有头发丝直径的四分之一。虽然很小，但研究人员可在这些尖端之间捕获一些氢分子。接下来，他们设法将两个金刚石铁砧推挤到一起，挤压它们中间的这些氢分子。最终，在弄坏了15对金刚石铁砧后，研究人员终于设法将尖头之间的压力调至342GPa——这个数值已接近地核内部。从理论上来说，这个压力应该足以让氢金属化，但氢分子仍然无动于衷。