科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞
一個(gè)國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)首次在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中觀(guān)察到低溫條件下氫納米團(tuán)簇展示出“超流體”特性，這意味著氫原子能夠在沒(méi)有阻力的情況下流動(dòng)。在此之前，這種量子狀態(tài)僅在氦中被觀(guān)測(cè)到。詳細(xì)成果發(fā)表在最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。
該團(tuán)隊(duì)指出，這一發(fā)現(xiàn)極大地增強(qiáng)了人們對(duì)量子流體的理解，并可能推動(dòng)更高效的氫儲(chǔ)存和運(yùn)輸方法的發(fā)展，從而進(jìn)一步促進(jìn)氫能經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。
早在1936年，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了氦在低溫環(huán)境下具有“超流體”特性，即氦原子能夠無(wú)摩擦地穿過(guò)非常狹窄的通道。1972年，諾貝爾獎(jiǎng)得主、蘇聯(lián)物理學(xué)家維塔利·金茲堡預(yù)測(cè)，液態(tài)氫也可能會(huì)展示出相似的“超流體”特性。然而，由于氫在零下259攝氏度時(shí)會(huì)變成固體，因此一直未能直接觀(guān)察到它的“超流體”特性。
在最新研究中，由加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)、日本理化學(xué)研究所和金澤大學(xué)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一個(gè)納米級(jí)的極冷實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。他們將少量的氫分子封閉在溫度低至零下272.25攝氏度的氦納米液滴中，確保即使在如此低溫下氫也能維持液態(tài)。然后，通過(guò)將甲烷分子嵌入這些氫團(tuán)簇內(nèi)，并使用激光脈沖使它們旋轉(zhuǎn)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)大約15到20個(gè)氫分子形成團(tuán)簇時(shí)，甲烷分子可以在其中毫無(wú)阻力地自由旋轉(zhuǎn)，這標(biāo)志著氫轉(zhuǎn)變?yōu)榱恕俺黧w”。而且，實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)與理論預(yù)測(cè)完美匹配。
作為一種清潔且可再生的能源，氫燃燒后的產(chǎn)物只有水，不會(huì)產(chǎn)生任何污染物或溫室氣體，因此被譽(yù)為“終極能源”。然而，氫的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸仍然是亟待解決的重大挑戰(zhàn)。此次關(guān)于氫“超流體”特性的發(fā)現(xiàn)為開(kāi)發(fā)更加有效的氫運(yùn)輸和儲(chǔ)存技術(shù)提供了新的可能性。
