ملخصات الأبحاث

انتقالات إلكترونية إلى أطوارٍ متماثلة البِنَى في الهيدروجين

.C. Ji et al
  • Published online:

مِن المعتقد أنَّ الانتقالات الإلكترونية تحت الضغط المرتفع تُعدِّل جزيئات الهيدروجين؛ لتصبح جزيئات فلزية صلبة، ثم ينتهي بها الحال إلى ذَرّة فلزية، يُتوقع أن تكون لها خواصٍ فيزيائية غريبة، وخواص طوبولوجية كتلك التي تسم مادة مكثفة فائقة الميوعة، وفائقة التوصيل، وثنائية المكونات (تتكون من إلكترون وبروتون). لذلك.. فإنَّ فهْم مثل هذه الانتقالات يظل غايةً مهمة لعلم فيزياء المواد المكثفة، غير أنه ثمة نقص في القياسات الخاصة بالبنية البلورية للهيدروجين الصلب في معظم الأطوار الناتجة عن الضغط العالي، التي من شأنها أن تقدم معلوماتٍ مهمة عن تحول الهيدروجين إلى فلز تحت الضغط، وذلك نظرًا إلى الصعوبات التقنية البالغة التي يواجهها الباحثون في قياس حيود كلٍّ من الأشعة السينية، والنيوترونات تحت الظروف القصوى.

في هذا البحث المنشور، يعرض الباحثون دراسةً لحيود الأشعة السينية في بلورة هيدروجين صلبة مفردة عند ضغوطٍ تصل إلى 254 جيجا باسكال، مما يكشف الطبيعة البلورية للانتقال من الطور الأول إلى الطورين؛ الثالث، والرابع. تحافظ جزيئات الهيدروجين تحت الضغط على البِنية الشبكية البلورية السداسية محكمة التراص، المقترنة بزيادة مطردة في تباين الخواص. وبالإضافة إلى ذلك.. يُظْهِر تناقص حجم خلية الوحدة - المعتمد على الضغط - تغيرًا حادًّا في معدله عند الوصول إلى الطور الرابع، مما يشير إلى حدوث انتقالٍ طوري من الدرجة الثانية، دون تغيُّر في البِنَى. وتشير نتائج الباحثين إلى أنَّ الطور الطليعي للهيدروجين الذري الغريب ثنائي المكونات ربما يتكون من انتقالاتٍ إلكترونية، ناتجة عن شدة تشوه منطقة بريلوين في البِنية السداسية محكمة التراص، وكذلك عن كسرٍ التماثل الجزيئي.