Pruebas espectroscópicas infrarrojas del sincrotrón de la probable transición al hidrógeno metálico

Área de la Ciencia:

• Física de la materia condensada
• La mecánica cuántica
• Física de altas presiones

Sus antecedentes:

• El estado metálico predicho del hidrógeno en condiciones extremas permanece experimentalmente no confirmado.
• Comprender las propiedades del hidrógeno denso es complejo debido al fuerte acoplamiento de partículas cuánticas.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la transformación del hidrógeno sólido molecular en un estado metálico.
• Para sondear las propiedades electrónicas del hidrógeno denso a presiones extremas.

Principales métodos:

• Utilizó una célula de yunque de diamante toroidal para lograr presiones por encima de 400 gigapascales.
• Se utilizó la espectroscopia de absorción infrarroja sincrotrón para analizar las propiedades estructurales y electrónicas a 80 Kelvin.

Principales resultados:

• Se observó una disminución discontinua en la brecha de banda directa del hidrógeno de 0.6 eV a menos de 0.1 eV cerca de 425 gigapascales.
• Los desplazamientos hacia abajo en el número de ondas de vibración y la brecha de banda indican la estabilidad del hidrógeno de fase III hasta 425 gigapascales.

Conclusiones:

• El cambio de banda observado sugiere fuertemente la formación de hidrógeno metálico.
• La metalización parece ocurrir dentro de la fase sólida molecular, alineándose con las predicciones teóricas.