Ang metalikong hydrogen ay magbabago sa mukha ng teknolohiya - hanggang sa ito ay sumingaw

Sa mga forges ng ika-XNUMX na siglo, alinman sa bakal o kahit na titanium o mga haluang metal ng mga bihirang elemento ng lupa ay hindi napeke. Sa mga brilyante ngayon na anvil na may kinang na metal ay nagningning ang kilala pa rin natin bilang ang pinaka-mailap sa mga gas ...

Ang hydrogen sa periodic table ay nasa tuktok ng unang pangkat, na kinabibilangan lamang ng mga alkali metal, iyon ay, lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium at francium. Hindi kataka-taka, matagal nang iniisip ng mga siyentipiko kung mayroon din itong metal na anyo. Noong 1935, sina Eugene Wigner at Hillard Bell Huntington ang unang nagmungkahi ng mga kondisyon kung saan ang hydrogen ay maaaring maging metal. Noong 1996, ang mga Amerikanong pisiko na sina William Nellis, Arthur Mitchell, at Samuel Weir sa Lawrence Livermore National Laboratory ay nag-ulat na ang hydrogen ay hindi sinasadyang ginawa sa metal na estado gamit ang isang gas gun. Noong Oktubre 2016, inihayag nina Ranga Diaz at Isaac Silvera na nagtagumpay sila sa pagkuha ng metallic hydrogen sa presyon na 495 GPa (humigit-kumulang 5 × 10⁶ atm) at sa temperatura na 5,5 K sa isang silid ng diyamante. Gayunpaman, ang eksperimento ay hindi inulit ng mga may-akda at hindi nakapag-iisa na nakumpirma. bilang resulta, ang bahagi ng komunidad ng siyensya ay nagtatanong sa mga nabuong konklusyon.

May mga mungkahi na ang metallic hydrogen ay maaaring nasa likidong anyo sa ilalim ng mataas na gravitational pressure. sa loob ng higanteng mga planeta ng gastulad ng Jupiter at Saturn.

Sa pagtatapos ng Enero ng taong ito, isang grupo ng prof. Iniulat ni Isaac Silveri ng Harvard University na ang metallic hydrogen ay ginawa sa lab. Isinailalim nila ang sample sa presyon na 495 GPa sa brilyante na "anvils", ang mga molekula na bumubuo sa gas H.₂ nawasak, at isang istraktura ng metal na nabuo mula sa mga atomo ng hydrogen. Ayon sa mga may-akda ng eksperimento, ang resultang istraktura metatablena nangangahulugan na ito ay nananatiling metal kahit na matapos ang matinding presyon ay tumigil.

Bilang karagdagan, ayon sa mga siyentipiko, magiging metal ang hydrogen mataas na temperatura superconductor. Noong 1968, si Neil Ashcroft, isang physicist sa Cornell University, ay hinulaang ang metalikong bahagi ng hydrogen ay maaaring maging superconductive, iyon ay, nagsasagawa ng kuryente nang walang anumang pagkawala ng init at sa mga temperatura na higit sa 0°C. Ito lamang ang makakatipid sa ikatlong bahagi ng kuryente na nawawala ngayon sa paghahatid at bilang resulta ng pag-init ng lahat ng mga elektronikong aparato.

Sa ilalim ng normal na presyon sa gaseous, liquid at solid state (namumuo ang hydrogen sa 20 K at nagpapatigas sa 14 K), ang elementong ito ay hindi nagsasagawa ng kuryente dahil ang mga atomo ng hydrogen ay nagsasama-sama sa mga molecular pairs at nagpapalitan ng kanilang mga electron. Samakatuwid, walang sapat na mga libreng electron, na sa mga metal ay bumubuo ng isang banda ng pagpapadaloy at kasalukuyang mga carrier. Tanging isang malakas na compression ng hydrogen upang sirain ang mga bono sa pagitan ng mga atomo ay theoretically naglalabas ng mga electron at ginagawang hydrogen ang isang konduktor ng kuryente at maging isang superconductor.

Ang hydrogen ay na-compress sa isang metal na hugis sa pagitan ng mga diamante

Ang isang bagong anyo ng hydrogen ay maaari ding magsilbi rocket fuel na may pambihirang pagganap. "Kailangan ng malaking halaga ng enerhiya upang makagawa ng metallic hydrogen," paliwanag ng propesor. pilak. "Kapag ang form na ito ng hydrogen ay na-convert sa isang molecular gas, maraming enerhiya ang inilabas, na ginagawa itong pinakamalakas na rocket engine na kilala sa sangkatauhan."

Ang tiyak na impulse ng isang makina na tumatakbo sa gasolinang ito ay magiging 1700 segundo. Sa kasalukuyan, ang hydrogen at oxygen ay karaniwang ginagamit, at ang tiyak na salpok ng naturang mga makina ay 450 segundo. Ayon sa scientist, ang bagong fuel ay magpapahintulot sa ating spacecraft na maabot ang orbit gamit ang isang single-stage rocket na may mas malaking kargamento at pahihintulutan itong maabot ang ibang mga planeta.

Kaugnay nito, ang isang metallic hydrogen superconductor na tumatakbo sa temperatura ng silid ay magiging posible na bumuo ng mga high-speed transport system gamit ang magnetic levitation, ay magpapataas ng kahusayan ng mga de-koryenteng sasakyan at ang kahusayan ng maraming mga elektronikong aparato. Magkakaroon din ng rebolusyon sa merkado ng imbakan ng enerhiya. Dahil ang mga superconductor ay may zero resistance, posibleng mag-imbak ng enerhiya sa mga electrical circuit kung saan ito umiikot hanggang sa kinakailangan.

Mag-ingat sa sigasig na ito

Gayunpaman, ang maliwanag na mga prospect na ito ay hindi lubos na malinaw, dahil ang mga siyentipiko ay hindi pa napatunayan na ang metallic hydrogen ay matatag sa ilalim ng normal na mga kondisyon ng presyon at temperatura. Ang mga kinatawan ng siyentipikong komunidad, na nilapitan ng media para sa komento, ay may pag-aalinlangan o, sa pinakamahusay, nakalaan. Ang pinakakaraniwang postulate ay ang ulitin ang eksperimento, dahil ang isang inaakalang tagumpay ay... isang inaakalang tagumpay lamang.

Sa ngayon, ang isang maliit na piraso ng metal ay makikita lamang sa likod ng nabanggit na dalawang diamond anvil, na ginamit upang i-compress ang likidong hydrogen sa mga temperatura na mas mababa sa pagyeyelo. Ang hula ba ng prof. Magtatrabaho ba talaga si Silvera at ang kanyang mga kasamahan? Tingnan natin sa malapit na hinaharap kung paano nilalayon ng mga eksperimento na unti-unting bawasan ang presyon at taasan ang temperatura ng sample upang malaman. At sa paggawa nito, umaasa sila na ang hydrogen ay... hindi sumingaw.