O echipă de cercetători francezi a postat online o lucrare în care susțin că a obținut graiul sfânt al științei materialelor cu presiune extremă: crearea unui hidrogen metalic într-un laborator.
Fizicienii au bănuit încă din anii 1930 că sub presiuni extreme, atomii de hidrogen - cei mai ușori atomi de pe tabelul periodic, care conțin doar un singur proton fiecare în nuclee - își pot schimba radical proprietățile. În condiții normale, hidrogenul nu conduce bine electricitatea și tinde să se asocieze cu alți atomi de hidrogen - la fel ca oxigenul. Însă fizicienii consideră că, sub rezerva unei presiuni suficiente, hidrogenul va acționa ca un metal alcalin - un grup de elemente, inclusiv litiu și sodiu, care au fiecare un singur electron în orbitalele lor exterioare, pe care le schimbă foarte ușor. Întregul tabel periodic este organizat în jurul acestei idei, cu hidrogen plasat deasupra celorlalte metale alcaline din prima coloană. Dar efectul nu a fost niciodată văzut în mod concludent într-un laborator.
Acum, într-o lucrare publicată pe 13 iunie în jurnalul de presă arXiv, o echipă de cercetători condusă de Paul Loubeyre de la Comisia de Energie Atomică Franceză susține că a eliminat-o. Zdrobite între punctele a două diamante până la aproximativ 4,2 milioane de ori presiunea atmosferică a Pământului la nivelul mării (425 gigapascali), ei spun că eșantionul lor de hidrogen a demonstrat proprietăți metalice.
„Hidrogenul metalic este hidrura finală”, au scris cercetătorii, referindu-se la o clasă de compuși pe bază de hidrogen cu proprietăți extraordinare. "Poate prezenta o supraconductivitate la temperatura camerei, o tranziție de topire la temperaturi foarte scăzute într-o stare neobișnuită de supraconductoare-superfluid, o difuzie protonică ridicată și un depozit de densitate mare de energie."
Cu alte cuvinte, este de așteptat să fie un material care să conducă electricitatea la nesfârșit la temperatura camerei - o trăsătură cuantică utilă - și să stocheze energia foarte ușor. În mod normal, supraconductorii numai supraconductează la temperaturi foarte scăzute.
Vânătoarea de zeci de ani de hidrogen metalic a condus cercetătorii la o serie de alte materiale care, la presiuni ceva mai mici, prezintă cel puțin unele dintre aceste proprietăți. Dar, pentru a face acest lucru, cercetătorii au trebuit să amestece hidrogenul cu alți compuși în moduri complicate. Cercetătorii le numesc super-hidride. Super-hidridele, sau hidrogenul metalic în sine, ar putea duce într-o bună zi la tehnologii mult îmbunătățite pentru transportul și stocarea de energie, printre alte progrese, Live Science a raportat anterior
Oamenii de știință planetari, de asemenea, cred că hidrogenul metalic s-ar putea ascunde în planetele ultra-grele, cum ar fi Jupiter. Însă înțelegerea modului în care toate lucrurile au necesitat generarea unor lucruri pe Pământ.
Problema a fost că hidrogenul metalic pare să se formeze la presiuni care depășesc capacitatea chiar și a celor mai extreme laboratoare de cercetare de înaltă presiune. Metoda standard pentru generarea unei presiuni extreme și susținute într-un laborator implică zdrobirea unei mostre minuscule între punctele a două diamante super-dure. Însă, după cum Live Science a raportat anterior, dincolo de 400 de gigapascali, chiar și cele mai grele „dispozitive cu celule de nicovală” cu diamante încep să se rupă.
În 2016, o echipă de cercetători a susținut că a creat hidrogen metalic într-un dispozitiv cu nicovală cu diamant, dar a colectat doar date limitate. Și s-au speriat să-și elibereze proba de la apucarea celulei lor nicovale de diamant, ca nu cumva să se deterioreze. Alți cercetători, inclusiv Loubeyre, au declarat la Forbes la acea vreme că nu erau convinși de acea hârtie - care și-a bazat pretenția de hidrogen metalic pe o singură informație: reflectivitatea materialului.
Mai târziu, oamenii de știință au spus că și-au pierdut proba după ce dispozitivul lor celular cu diamante s-a rupt.
Noul studiu își bazează pretenția de a produce hidrogenul metalic în primul rând pe modul în care eșantionul modifică fasciculele de lumină infraroșie pe măsură ce se aplică nicovala și eliberează presiune. Pentru un singur lucru, cercetătorii și-au repetat experimentul, reglând presiunea în sus și în jos pentru a provoca materialul la „tranziție” înainte și înapoi de la stări aparent metalice la nemetalice. Cheia pentru atingerea acelor presiuni ridicate, au scris autorii, a fost forma precisă a diamantelor - realizată perfect toroidal printr-un proces numit fascicul ionat focalizat.
Cu toate acestea, studiul nu a fost supus revizuirii de la egal la egal și rămâne de văzut cum va reacționa comunitatea mai mare de fizică de înaltă presiune la această afirmație.
