在极端高压下，氢可变“石墨烯” 与科学家的预测大相径庭
华盛顿卡耐基研究院的科研人员伊凡·瑙莫夫和罗素·赫姆利对氢的化学性质进行深入研究后发现，在极端压力下，氢与石墨烯具有惊人的相似之处。这一研究成果是12月份《化学研究述评》的封面推荐文章。
瑙莫夫和赫姆利的科研团队在正常大气压的200万至350万倍压力条件下对氢的变化进行了观察。出人意料的是，在极端高压条件下氢转化成了单层片状结构，与多年前科学家的预测大相径庭。
氢是宇宙中最丰富的元素。氢的结构简单得出奇——每个氢原子由一个单电子构成。早在一个世纪以前量子力学诞生时，氢就成了化学键理论的试验场。不过，上世纪30年代科学家利用早期量子力学模型推测，极端高压条件下氢会变成像金属一样光泽且导电性强的物质。
科研人员发现，氢环（6个氢原子）的单层片状结构与碳的化合物石墨烯十分类似。每层石墨烯都包含若干由6个碳原子构成的碳环并呈现出蜂窝状结构。石墨烯约在10年前合成，它的质量很轻，但是却极其强韧，而且具有非常好的导电、导热性能。这些特征预示着一系列革命性技术，例如先进的光学电子屏幕、高性能光伏电池等。
研究结果表明，特殊条件下氢结构的稳定性源于氢环的内在稳定性。这些氢环也具有“芳香性”，这在含碳分子苯以及石墨烯中是很好理解的：芳香结构呈现出一种环状，可以看作是单键碳原子和双键碳原子的交替排列。实际上，构成这些单双键原子交替排列的电子会在环形结构的内侧漂浮，这增加了环形结构的稳定性。
这一研究推翻了一个预测，也证实了另一个预测。尽管发现致密的氢原子单层片状结构让很多人感到惊讶，然而在三十年前，石墨烯未被发现之时，化学家就曾根据简单的化学理论预测出这种结构。这次研究对此有所证实，而且有进一步发现。
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