L'hidrogen metàl·lic canviarà la cara de la tecnologia fins que s'evapori
Ni l'acer, ni tan sols el titani o els aliatges de terres rares es forgen a les fargues del segle XX. A les encluses de diamant d'avui amb una brillantor metàl·lica brillaven el que encara coneixem com el gas més esquiv...
L'hidrogen de la taula periòdica es troba a la part superior del primer grup, que inclou només els metalls alcalins, és a dir, liti, sodi, potassi, rubidi, cesi i franci. No és estrany que els científics s'hagin preguntat durant molt de temps si també té la seva pròpia forma metàl·lica. El 1935, Eugene Wigner i Hillard Bell Huntington van ser els primers a proposar condicions en què l'hidrogen pot esdevenir metàl·lic. El 1996, els físics nord-americans William Nellis, Arthur Mitchell i Samuel Weir del Laboratori Nacional Lawrence Livermore van informar que l'hidrogen es va produir accidentalment en estat metàl·lic mitjançant una pistola de gas. L'octubre de 2016, Ranga Díaz i Isaac Silvera van anunciar que havien aconseguit produir hidrogen metàl·lic a una pressió de 495 GPa (aproximadament 5×106 atm) i a una temperatura de 5,5 K en una cambra de diamant. Tanmateix, els autors no van repetir l'experiment i no es van confirmar de manera independent, En conseqüència, part de la comunitat científica qüestiona les conclusions formulades.
Hi ha suggeriments que l'hidrogen metàl·lic pot existir en forma líquida sota alta pressió gravitatòria. dins de planetes gasosos gegantsper exemple Júpiter i Saturn.
A finals de gener d'enguany, un grup de prof. Isaac Silveri de la Universitat de Harvard va informar que al laboratori s'havia produït hidrogen metàl·lic. Van sotmetre la mostra a una pressió de 495 GPa en encluses de diamant, les molècules de les quals formen gas H2 es va desintegrar i es va formar una estructura metàl·lica a partir d'àtoms d'hidrogen. Segons els autors de l'experiment, l'estructura resultant metaestableel que significa que es manté metàl·lic fins i tot després que s'aturi la pressió extrema.
A més, segons els científics, l'hidrogen metàl·lic seria superconductor d'alta temperatura. El 1968, Neil Ashcroft, físic de la Universitat de Cornell, va predir que la fase metàl·lica de l'hidrogen podria ser superconductora, és a dir, conduir l'electricitat sense cap pèrdua de calor i a temperatures molt superiors als 0 °C. Només això estalviaria un terç de l'electricitat que es perd actualment en la transmissió i com a conseqüència de l'escalfament de tots els dispositius electrònics.
A pressió normal en estat gasós, líquid i sòlid (l'hidrogen es condensa a 20 K i es solidifica a 14 K), aquest element no condueix l'electricitat perquè els àtoms d'hidrogen es combinen en parells moleculars i intercanvien els seus electrons. Per tant, no hi ha prou electrons lliures, que formen la banda de conducció dels metalls i són portadors de corrent. Només una forta compressió de l'hidrogen per tal de trencar els enllaços entre àtoms fa possible teòricament alliberar electrons i fer de l'hidrogen un conductor de l'electricitat i fins i tot un superconductor.
Hidrogen comprimit en forma metàl·lica entre diamants
La nova forma d'hidrogen també pot servir Combustible per coets amb un rendiment excepcional. "La producció d'hidrogen metàl·lic requereix una gran quantitat d'energia", explica el professor. Plata. "Quan aquesta forma d'hidrogen es converteix en un gas molecular, s'allibera molta energia, el que el converteix en el motor de coets més potent conegut per la humanitat".
L'impuls específic d'un motor que funciona amb aquest combustible serà de 1700 segons. Actualment, l'hidrogen i l'oxigen s'utilitzen habitualment, i l'impuls específic d'aquests motors és de 450 segons. Segons el científic, el nou combustible permetrà que la nostra nau espacial entri en òrbita mitjançant un coet d'una sola etapa amb una càrrega útil més gran i li permetrà arribar a altres planetes.
Al seu torn, un superconductor d'hidrogen metàl·lic que funcioni a temperatura ambient permetria la construcció de sistemes de transport d'alta velocitat mitjançant levitació magnètica, augmentaria l'eficiència dels vehicles elèctrics i l'eficiència de molts dispositius electrònics. També hi haurà una revolució en el mercat d'emmagatzematge d'energia. Com que els superconductors tenen resistència zero, seria possible emmagatzemar energia en circuits elèctrics per on circula fins que es necessiti.
Aneu amb compte amb aquest entusiasme
Tanmateix, aquestes perspectives brillants no estan del tot clares, ja que els científics encara no han verificat que l'hidrogen metàl·lic sigui estable en condicions normals de pressió i temperatura. Els representants de la comunitat científica, als quals els mitjans de comunicació es van apropar per comentar, es mostren escèptics o, en el millor dels casos, reservats. La premissa més habitual és repetir l'experiment, perquè un suposat èxit és... només un suposat èxit.
En aquest punt, només es pot veure una petita peça de metall darrere de les dues encluses de diamant esmentades anteriorment, que s'utilitzaven per comprimir hidrogen líquid a temperatures molt per sota del punt de congelació. És la previsió del Prof. Silvera i els seus col·legues treballaran realment? Vegem en un futur proper com els experimentadors pretenen reduir gradualment la pressió i augmentar la temperatura de la mostra per esbrinar-ho. I al mateix temps, esperen que l'hidrogen simplement... no s'evapori.
