氫納米團簇“超流體”現象首獲觀測

科技日報記者 劉霞

一個國際科研團隊首次在實驗環境中觀察到低温條件下氫納米團簇展示出“超流體”特性，這意味着氫原子能夠在沒有阻力的情況下流動。在此之前，這種量子狀態僅在氦中被觀測到。詳細成果發表在最新一期《科學進展》雜誌上。

該團隊指出，這一發現極大地增強了人們對量子流體的理解，並可能推動更高效的氫儲存和運輸方法的發展，從而進一步促進氫能經濟的進步。

早在1936年，科學家就發現了氦在低温環境下具有“超流體”特性，即氦原子能夠無摩擦地穿過非常狹窄的通道。1972年，諾貝爾獎得主、蘇聯物理學家維塔利·金茲堡預測，液態氫也可能會展示出相似的“超流體”特性。然而，由於氫在零下259攝氏度時會變成固體，因此一直未能直接觀察到它的“超流體”特性。

在最新研究中，由加拿大不列顛哥倫比亞大學、日本理化學研究所和金澤大學團隊創建了一個納米級的極冷實驗室環境。他們將少量的氫分子封閉在温度低至零下272.25攝氏度的氦納米液滴中，確保即使在如此低温下氫也能維持液態。然後，通過將甲烷分子嵌入這些氫團簇內，並使用激光脈衝使它們旋轉。

實驗結果表明，當大約15到20個氫分子形成團簇時，甲烷分子可以在其中毫無阻力地自由旋轉，這標誌着氫轉變為了“超流體”。而且，實驗觀測的數據與理論預測完美匹配。

作為一種清潔且可再生的能源，氫燃燒後的產物只有水，不會產生任何污染物或温室氣體，因此被譽為“終極能源”。然而，氫的生產、儲存和運輸仍然是亟待解決的重大挑戰。此次關於氫“超流體”特性的發現為開發更加有效的氫運輸和儲存技術提供了新的可能性。