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中国科学家领衔的国际团队在《自然》杂志发表重大科研成果，首次利用X射线纳米探针“看见”固体氢的复杂晶体结构，为理解金属氢的形成路径与机制提供了关键依据。

　　新华财经北京5月14日电（记者张漫子）常温常压下，氢以气体状态存在。高压下，氢结晶为固体。而关于超高压下固体氢的原子排列方式，这一直是科学界未解之谜。

　　14日，国际权威学术期刊《自然》发表了一项重大科研成果：由中国科学家领衔的国际团队利用X射线纳米探针，首次成功“看见”了固体氢的复杂晶体结构。这是目前世界上关于固体氢的最精细结构描述。

　　随着压力的升高，氢的晶体结构愈发复杂。气体氢的分子原本随机散落在空间中，但当压力升高到5GPa时，氢分子就像跳棋子一样层层排列，形成了固体氢。当压力进一步升高到212-245GPa时，一部分氢原子会形成蜂窝状排列，使得固体氢的结构更加复杂：跳棋子和蜂窝间隔着层层叠起。这是论文第一作者、北京高压科学研究中心研究员吉诚所描述的。

　　那么，为什么要研究固体氢的复杂结构呢？高压物理学家、中科院外籍院士毛河光表示，金属氢具有极高的能量密度，是氢核聚变的理想原料，具有巨大的应用潜力和战略意义，因此被称为“高压物理的圣杯”。而要找到金属氢，研究固体氢是必经之路。

　　可以说，如果金属氢是“圣杯”，那么高压下固体氢的结构就好比“圣杯”的杯座。此次中国科学家率先“看到”精细结构的固体氢，正处于气体氢变成固体氢之后、金属氢形成之前的高压状态。

　　据毛河光介绍，诺贝尔物理学奖得主维格纳等人在1935年就预测，氢在极高压下会变为金属氢。后有物理学家提出，让氢得以金属化的压力高达500GPa，这相当于一架停在针尖上的巨型喷气式飞机对针尖施加的力。

　　吉诚表示，观测金属氢的难度极大，因为氢金属化所需的超高压条件极为苛刻。他们利用两颗超锋利的金刚石尖对尖，挤压中间的氢分子，然后用高亮度的X光穿透金刚石照射在高压氢上，X光与高压氢相互作用，就好比给固体氢“拍照片”，从而窥见了原子的排列方式。

　　毛河光强调，晶体结构的研究应是金属氢研究的核心，因为金属氢的奇异特性取决于其特殊的原子排列。这一发现对理解金属氢的形成路径与机制提供了关键的科学依据。

（文章来源：新华社）