Esta es una hipótesis interesante para una explicación alternativa para el hidrógeno de alta presión desconocida que parece metálica con una reflectancia del 90% a frecuencias visibles [1].
No soy un experto en química de alta presión (pero espero que alguien que encuentre esta pregunta). Sin embargo, todos podemos hacer un cálculo del reverso de la envoltura para ver si hay suficiente aluminio en la capa de amortiguación de Al2O3 depositada en el diamante (área de 30 micras, 50 nm de espesor) para producir una reflectancia del 90% a frecuencias visibles. La idea detrás de este cálculo es que incluso los metales muy reflectantes como el aluminio (por debajo de su frecuencia de plasma de 15 eV) tienen una “profundidad de la piel” que establece una escala de longitud sobre la cual la luz penetra en el material. Si el grosor del material es comparable a la profundidad de la piel, no será muy reflectante.
La profundidad de la piel ([matemática] \ delta [/ matemática]) a frecuencias ([matemática] \ omega [/ matemática]) por debajo de la frecuencia plasmática está dada por [matemática] \ delta = (\ frac {2} {\ sigma_0 \ omega \ mu_0}) ^ {1/2} [/ math]. En esta expresión, el único parámetro dependiente de los materiales es la conductividad DC [math] \ sigma_0 [/ math], que es proporcional a la densidad de electrones libres, N (~ [math] 1.8 \ times 10 ^ {29} m ^ { -3} [/ matemáticas] para aluminio). Se considera que la compresibilidad del aluminio es 0.01385 / GPa (ignorando las distinciones entre hidrostática y uniaxial, esta última que probablemente sea más aplicable aquí) [2], y dado que la presión real es desconocida, se usa una tensión de 0.2 para corregir las densidades de electrones y volúmenes. Con esto, obtengo una profundidad de piel de ~ 6 nm a 3eV de energía fotónica, que es comparable a las mediciones anteriores [3].
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En el volumen depositado de alúmina, hay átomos de aluminio [matemáticos] ~ 4e9 [/ matemáticos], que ocuparían un espesor de ~ 2.5 nm si se pusieran en una película y se comprimieran. Esto es más pequeño que la profundidad de la piel, por lo que no produciría una reflectancia del 90%.
Cabe señalar que el oxígeno también se convierte en un metal (¡y un superconductor!) A alta presión [4] [5], por lo que si consideramos la descomposición de alúmina, también debemos agregar esa contribución (no lo he resuelto) , pero en uno de los documentos de referencia, el oxígeno metálico, presumiblemente de espesores de más de varios nanómetros, tenía una reflectividad respetable pero baja (0,4). Por lo tanto, suponiendo que los autores del artículo de Science midieron correctamente la reflectancia y corrigieron la absorción en el diamante, no parece que la disolución de su tampón de diamante pueda explicar el resultado.
Notas al pie
[1] Observación de la transición de Wigner-Huntington a hidrógeno metálico
[2] Compresibilidad isotérmica | El Manual de Elementos en KnowledgeDoor
[3] Constantes ópticas y reflectancia y transmitancia de aluminio evaporado en el visible y ultravioleta
[4] http://www.nature.com/nature/jou…
[5] Respuesta óptica de oxígeno sólido de muy alta densidad a 132 GPa