Pasaje cristalográfico de ultraalta presión hacia el hidrógeno metálico

Área de la Ciencia:

• Física de la materia condensada
• Ciencias de los materiales en condiciones extremas

Sus antecedentes:

• La evolución estructural del hidrógeno molecular (H2) bajo presiones extremas es un problema fundamental sin resolver.
• Los experimentos anteriores solo confirmaron la estructura hexagonal y cerrada (hcp) del H2 esférico desordenado.
• Comprender esta transición es crucial para comprender el camino hacia el hidrógeno metálico atómico.

Objetivo del estudio:

• Investigar los cambios estructurales del hidrógeno molecular (H2) a presiones de varios megabares.
• Identificar nuevas estructuras cristalinas más allá de la fase hcp previamente conocida.
• Para proporcionar una visión de la transición molecular al átomo de hidrógeno.

Principales métodos:

• Utilizó sondas avanzadas de rayos X sincrotrón enfocadas en nano para el análisis estructural.
• Las transiciones estructurales observadas experimentalmente a presiones superiores a 212 GPa.
• Realizó cálculos teóricos y modelos estructurales basados en datos experimentales de difracción de rayos X (XRD).

Principales resultados:

• Se observó una transición de la estructura hcp H2 a una nueva estructura post-hcp con una supercélula más grande.
• La estructura post-hcp presenta capas alternas de H2 desordenado y H6 parecido al grafeno (trimadores de H2).
• Esta estructura de supercélulas recién identificada no fue predicha por estudios teóricos previos.

Conclusiones:

• La evidencia experimental demuestra una transición estructural más allá de hcp, lo que indica asociación molecular y polimerización de H2 a presiones extremas.
• Los hallazgos sugieren una continuación de la polimerización molecular del hidrógeno hasta su fase de metalización.
• Este estudio proporciona pistas críticas con respecto a la naturaleza de la transición molecular a atómica en el hidrógeno.