Hidrogjeni metalik do të ndryshojë fytyrën e teknologjisë - derisa të avullojë

Në farkët e shekullit XNUMX, as çeliku, as titani apo lidhjet e elementeve të tokës së rrallë nuk falsifikohen. Në kudhërat e diamantit të sotëm me një shkëlqim metalik shkëlqeu ajo që ne ende e njohim si gazi më i pakapshëm...

Hidrogjeni në tabelën periodike është në krye të grupit të parë, i cili përfshin vetëm metale alkaline, pra litium, natrium, kalium, rubidium, cezium dhe francium. Nuk është për t'u habitur që shkencëtarët kanë pyetur prej kohësh nëse edhe ai ka formën e tij metalike. Në vitin 1935, Eugene Wigner dhe Hillard Bell Huntington ishin të parët që propozuan kushtet në të cilat hidrogjeni mund të bëhet metalik. Në vitin 1996, fizikanët amerikanë William Nellis, Arthur Mitchell dhe Samuel Weir në Laboratorin Kombëtar Lawrence Livermore raportuan se hidrogjeni ishte prodhuar aksidentalisht në gjendje metalike duke përdorur një armë gazi. Në tetor 2016, Ranga Diaz dhe Isaac Silvera njoftuan se kishin arritur të merrnin hidrogjen metalik me një presion prej 495 GPa (përafërsisht 5 × 10⁶ atm) dhe në një temperaturë prej 5,5 K në një dhomë diamanti. Sidoqoftë, eksperimenti nuk u përsërit nga autorët dhe nuk u konfirmua në mënyrë të pavarur. si rrjedhojë, një pjesë e komunitetit shkencor vë në dyshim përfundimet e formuluara.

Ka sugjerime që hidrogjeni metalik mund të jetë në formë të lëngshme nën presion të lartë gravitacional. brenda planetëve gjigantë të gazitsi Jupiteri dhe Saturni.

Në fund të janarit të këtij viti, një grup i prof. Isaac Silveri i Universitetit të Harvardit raportoi se hidrogjeni metalik ishte prodhuar në laborator. Ata i nënshtruan kampionit një presion prej 495 GPa në "kudhërat" diamanti, molekulat e të cilave formojnë gazin H.₂ u shpërbë dhe një strukturë metalike u formua nga atomet e hidrogjenit. Sipas autorëve të eksperimentit, struktura që rezulton metastabileqë do të thotë se mbetet metalik edhe pasi të ketë pushuar presioni ekstrem.

Përveç kësaj, sipas shkencëtarëve, hidrogjeni metalik do të ishte superpërçues me temperaturë të lartë. Në vitin 1968, Neil Ashcroft, një fizikant në Universitetin Cornell, parashikoi se faza metalike e hidrogjenit mund të jetë superpërçuese, domethënë të përçojë energjinë elektrike pa asnjë humbje nxehtësie dhe në temperatura shumë mbi 0°C. Vetëm kjo do të kursente një të tretën e energjisë elektrike që humbet sot në transmetim dhe si rezultat i ngrohjes së të gjitha pajisjeve elektronike.

Nën presionin normal në gjendje të gaztë, të lëngët dhe të ngurtë (hidrogjeni kondensohet në 20 K dhe ngurtësohet në 14 K), ky element nuk përcjell elektricitet sepse atomet e hidrogjenit kombinohen në çifte molekulare dhe shkëmbejnë elektronet e tyre. Prandaj, nuk ka mjaftueshëm elektrone të lira, të cilat në metale formojnë një brez përcjellës dhe janë bartës të rrymës. Vetëm një kompresim i fortë i hidrogjenit për të shkatërruar lidhjet midis atomeve teorikisht liron elektrone dhe e bën hidrogjenin një përcjellës të elektricitetit dhe madje edhe një superpërçues.

Hidrogjeni i ngjeshur në një formë metalike midis diamanteve

Një formë e re e hidrogjenit mund të shërbejë gjithashtu karburant raketash me performancë të jashtëzakonshme. "Duhet një sasi e madhe energjie për të prodhuar hidrogjen metalik," shpjegon profesori. Argjendi. “Kur kjo formë e hidrogjenit shndërrohet në gaz molekular, çlirohet shumë energji, duke e bërë atë motorin më të fuqishëm të raketave të njohur për njerëzimin”.

Impulsi specifik i një motori që funksionon me këtë karburant do të jetë 1700 sekonda. Aktualisht, hidrogjeni dhe oksigjeni përdoren zakonisht, dhe impulsi specifik i motorëve të tillë është 450 sekonda. Sipas shkencëtarit, karburanti i ri do të lejojë që anija jonë kozmike të arrijë në orbitë me një raketë me një fazë me një ngarkesë më të madhe dhe do ta lejojë atë të arrijë në planetë të tjerë.

Nga ana tjetër, një superpërçues metalik i hidrogjenit që vepron në temperaturën e dhomës do të bënte të mundur ndërtimin e sistemeve të transportit me shpejtësi të lartë duke përdorur levitacion magnetik, do të rriste efikasitetin e automjeteve elektrike dhe efikasitetin e shumë pajisjeve elektronike. Do të ketë gjithashtu një revolucion në tregun e ruajtjes së energjisë. Meqenëse superpërçuesit kanë rezistencë zero, do të ishte e mundur të ruhej energjia në qarqet elektrike, ku ajo qarkullon derisa të jetë e nevojshme.

Kini kujdes me këtë entuziazëm

Megjithatë, këto perspektiva të ndritshme nuk janë plotësisht të qarta, pasi shkencëtarët duhet ende të verifikojnë se hidrogjeni metalik është i qëndrueshëm në kushte normale presioni dhe temperaturë. Përfaqësuesit e komunitetit shkencor, të cilëve mediat u janë drejtuar për koment, janë skeptikë ose në rastin më të mirë të rezervuar. Postulati më i zakonshëm është të përsëritet eksperimenti, sepse një sukses i supozuar është... thjesht një sukses i supozuar.

Për momentin, një copë e vogël metali mund të shihet vetëm pas dy kudhërave të lartpërmendura diamanti, të cilat u përdorën për të kompresuar hidrogjenin e lëngshëm në temperatura shumë nën ngrirjen. Është parashikimi i prof. A do të punojnë vërtet Silvera dhe kolegët e tij? Le të shohim në të ardhmen e afërt se si eksperimentuesit synojnë të ulin gradualisht presionin dhe të rrisin temperaturën e kampionit për të zbuluar. Dhe duke bërë këtë, ata shpresojnë që hidrogjeni thjesht… të mos avullojë.