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1.金属态氢的研究（转自腾讯）
高压下氢气可转变金属成为高效超导体
腾讯科学 2017年01月28日08:31
[摘要]目前，科学家在高压条件下成功压榨氢气，使其转变成为一种金属，未来可在室温条件下成为一种高效电导体。
美国科学家成功压缩氢，使其非常紧密，转变成为一种金属，可成为一种全新的超导体材料。
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腾讯科学讯 据英国每日邮报报道，目前，美国科学家成功压榨氢气，使其非常紧密，能够与金属结合在一起，形成一种全新的物质，未来可在室温条件下作为一种高效电导体。
这项发现发表在近期出版的《科学》杂志上，1935年物理学家希拉德-贝尔-亨廷顿和尤金-魏格纳首次提供一项理论，通常情况下氢气是一种气体，如果暴露在极端压力条件下将形成金属状态。
几支研究小组现已开始竞赛研制金属氢，金属氢具有较高的研究价值，因为它将潜在成为一种超导体，是导电性能方面非常有效的一种金属。当前，像这样的超导体用于核磁共振成像，设备仪器必须使用液氦进行降温，使其保持在非常低的温度，这一维护成本是非常高的。
研究报告合著作者、哈佛大学物理学家艾萨克-西尔韦拉(Isaac Silvera)说：“这是高压物理学领域的一项重大发现，这是迄今地球上首次采集的金属氢样本，金属氢是非常重要的，之前预测称它处于亚稳定状态，这意味着如果去除压力，它将保持金属状态，类似于在极端热量和压力条件下石墨形成钻石的方法，但当压力和热量条件去除之后，它仍保持钻石结构。”
理解该物质是否稳定是非常重要的，因为预测表明金属氢可作为一种室温超导体，西尔韦拉说：“这是一项创新研究，在转换过程中15%能量损耗。”
金属氢对于物理学领域极具重要意义，它是室温下一种很好的超导体，可彻底改变运输系统，使磁悬浮或者高速列车成为现实，同时它也可以用于制造更有效的电动汽车，提高许多电动设备的性能。此外，金属氢也可以改进能源制造和存储，由于超导体具有零电阻，超导体线圈可用于存储过剩能量。
美国伊利诺伊大学香槟分校物理教授大卫-塞普利伊(David Ceperley)称，这项研究如果得到证实，将终结数十年以来的一项科学争议——如何将氢转变为金属，更加深入地认知这种宇宙最基础元素。
据悉，在研究实验中西尔韦拉和博士后研究员兰加-迪亚斯(Ranga Dias)在3250千克/每6.5平方厘米的压力下压榨微小的氢样本，该压力条件大于地球中心的压力。（悠悠/编译）

2. 首个游离的五唑阴离子合成
据相关论文，全氮类超高含能材料（炸药）的能量可达3倍TNT以上，具备高密度、高能量、爆轰产物清洁无污染（爆炸产物为氮气，无污染）、稳定安全等特点。全氮类物质的相关研究将直接推动超高含能材料的快速进步，相关材料的研制成功有望在炸药、发射药和推进剂领域产生惊人的发展。
据报道，在世界范围内，获取全氮阴离子都是一个难题，自1772年从大气中分离出来N2以后，直到1890年，才发现第一种全氮离子N3-，此后相关研究止步不前。科研工作者对从N3到N13的各种全氮衍生物进行了大量的理论预测，但真正制取成功相关化合物的成果少之又少。用于制备全氮离子的前驱体芳基五唑直到1956年才首次被合成；1999年，美国空军研究实验室才首次合成呈线状N5+阳离子，当时的研究目的是制造取代有毒的肼类火箭燃料的新型火箭燃料。南京理工大学胡丙成教授团队这次成功合成出全氮阴离子盐是这一领域的突破性成果。理论上，全氮类物质的能量水平可达10^4~10^5焦耳/克级别，这相当于TNT炸药的10~100倍，不仅可用于制造更大威力，的炸药、发射药、推进剂，也有望用于制造不需核裂变起爆的“干净”氢弹，这几乎就是我们前面刚刚提到的幻想中的“N2爆弹” (EVA里面对N2的解释是None nuclear的缩写，但有意思的是，现实中全氮类物质爆炸的产物就是N2——氮气)了。以下是新华社27日报道内容：
新华网南京1月27日电（记者凌军辉）南京理工大学化工学院胡炳成教授团队近日成功合成世界首个全氮阴离子盐，占领新一代超高能含能材料研究国际制高点。相关研究论文27日发表在国际顶级期刊《科学》上，这也是我国在《科学》上发表的含能材料领域第一篇研究论文。
胡炳成教授介绍，新型超高能含能材料是国家核心军事能力和军事技术制高点的重要标志。全氮类物质具有高密度、超高能量及爆轰产物清洁无污染等优点，成为新一代超高能含能材料的典型代表。目前，该领域的研究热点之一是全氮阴离子的合成。由于制备全氮阴离子的前驱体芳基五唑稳定性较差，加上全氮阴离子自身不稳定，致使采用常规方法获取全氮阴离子非常困难。自1956年芳基五唑被首次合成以来，制备稳定存在的全氮阴离子及其盐的研究一直没有取得实质性进展。
胡炳成教授团队经过多年研究，解决了这一困扰国际含能材料研究领域达半个多世纪的世界性难题，在全氮阴离子的合成中取得了重大突破性进展。他们创造性采用间氯过氧苯甲酸和甘氨酸亚铁分别作为切断试剂和助剂，通过氧化断裂的方式首次制备成功室温下稳定全氮阴离子盐。热分析结果显示这种盐分解温度高达116.8 ℃，具有非常好的热稳定性。
全氮阴离子盐的成功制备，是全氮类物质研究领域的一个历史性突破，为全氮阴离子高能化合物的制备奠定了坚实基础，对于全氮类物质的合成应用以及全氮含能材料的发展具有重要的科学意义。高性能含能材料不仅可以用来制造大爆竹，也是下一代大“窜天猴”——运载火箭的关键技术，新型材料将可大幅度提升火箭的比冲，有望大幅度提高运载火箭性能。

对楼上这条……莫名联想到以前做题做到过的离子化合物N8（N5+N3-），不过似乎上文也有提到就是那个差点炸掉整个实验室的东西。还搜到一篇评论文，格式问题复制不了……

第三篇 关于氦化合物
如果你还记得高中化学，那么可能知道氦的奇异特性。作为惰性气体，它是元素周期表中最不容易发生化学反应的元素。拜其“外壳”所赐，一般人们认为氦无法和其他原子发生作用从而创建稳定的化合物。
在极端压力环境下，其他贵族气体已经显示出形成化合物的能力。而氦至今仍是独一无二地稳定。现在，这铁一样的规律已经被来自南开大学的王慧田、周向锋团队及其合作者打破。他们创造出了稳定的氦钠化合物，而这已经撼动了现代化学的基本认知。该研究日前刚刚发表在《Nature Chemistry》

Na2He的晶体结构，由钠原子(紫色)和氦原子(绿色)交替，共用电子(红色)存在于其间的区域。

“这并不是真的化学键，”Popov说，“但是氦能够使这一结构稳定存在。如果你把氦原子挪走，该结构将无法保持稳定。”
下面是该化合物的其他表现形式，左图中粉色为钠，白色为氦；右图中钠和氦成立方体状，红色的点则是电子。

亚晶格分析表明，He的占位导致电子被局域到了原子缝隙中并在Na原子核的引力下形成多中心键，从而整个体系变成了电子盐体系。该过程中，孤立电子，Na的内层电子与He的内层1s电子和外层的2s，2p轨道产生强烈的交叠。受泡利不相容原理的影响，He的1s电子密度和外层电子轨道的分布被迫发生变化导致在Na2He形成过程中He得到了0.15个电子。该工作证实了高压下He会具有弱的化学活性能够与在高压下还原性显著增强的Na形成化合物。
虽然最近关于金属氢的突破研究遇到很大的质疑，但这篇文章的数据要扎实很多。来自伦敦帝国学院的物理学家Henry Rzepa在把这项研究和金属氢的发现对比时表示：“这是更为可靠的科学，氦化合物是一项重大突破。”
这一研究涉及中、美、俄、意、德五国学者。参与的中国研究单位还有北京高压科学研究中心、西北工业大学、中科院固态物理研究所、和南京大学。特别值得一提的是，这一研究开始于南开大学研究生Xiao Dong在美国交换访问期间，根据作者贡献介绍，Xiao Dong设计了研究工作、并展开了相关计算。Xiao Dong目前已经在上海高压科学研究中心工作。
据了解，这一工作2013年就投稿Nature，但作者与评审人就Na2He成健性质无法达成一致，最后改投Nature Chemistry发表。当然，并不是所有人都被说服。爱丁堡大学Eugene Gregoryanz就认为XRD数据有待提高，最终还要看这一工作是否能被其他团队所重复。不过，具备条件的实验室全世界没有几家。

参考资料：
[1] http://www.sciencealert.com/forget-what-you-learned-scientists-might-have-just-created-a-stable-helium-compound
[2] http://www.nature.com/nchem/journal/vaop/ncurrent/full/nchem.2716.html
[3] http://hpstar.ac.cn/contents/27/6667.html