Alchimia modernă trece la un nou nivel: cercetărorii transformă hidrogenul în metal

Hidrogen metalic
Hidrogen metalic (Lyman Laboratory of Physics de la Universitatea Harvard din Cambridge)

Hidrogenul metalic, un material care a fost teoretizat cu aproape un secol în urmă şi a continuat să fie căutat timp de zeci de ani în laboratoare, a fost obţinut de cercetătorii de la Lyman Laboratory of Physics de la Universitatea Harvard din Cambridge, Statele Unite ale Americii. Dacă hidrogenul presurizat îşi va menţine proprietăţile metalice la temperatura camerei, va fi extrem de util pe post de conductor, devenind astfel un material eficient nu numai în transportul energiei electrice dar şi în zborurile spaţiale.

Prin crearea hidrogenului metalic - un material teoretizat cu aproape un secol în urmă, dar niciodată până acum realizat fără echivoc – se oferă prima confirmare a unei teorii propuse în 1935, de către fizicienii Hillard Bell Huntington şi Eugene Wigner. Această teorie susţine că un gaz ar putea fi transformat în metal, dacă este expus la o presiune extremă.

În afară de faptul că descoperirea permite oamenilor de ştiinţă să răspundă la întrebări fundamentale cu privire la însăşi natura materiei, se crede că acest material cu totul nou poate avea o gamă largă de aplicaţii practice. Procedeul prin care Silvera şi Dias au obţinut hidrogenul metalic - cu siguranţă, materialul cel mai rar pe Pământ şi, eventual, unul dintre cele mai valoroase - este descris în ultimul număr al revistei Science.

Pentru a-l crea în laborator, cei doi cercetători au supus unei presiuni extreme o minusculă particulă de hidrogen - la o presiune de 495 GigaPascal - un nivel care nu se experimentează nici chiar în centrul Pământului. La astfel de presiuni extreme, hidrogenul molecular solid - care constă din molecule aranjate în modelul tipic al solidului - se rupe, iar moleculele se disociază transformându-se în hidrogen atomic, care este un metal.


Fotografie de tranziţie a hidrogenului comprimat odată cu creşterea presiunii
Fotografie de tranziţie a hidrogenului comprimat odată cu creşterea presiunii (Credit: R. Dias şi I.F. Silvera)

"O predicţie foarte importantă este faptul că hidrogenul metalic este deja stabil pe jumătate", a spus Silvera. "Acest lucru înseamnă că va rămâne metalic şi atunci când se va înceta exercitarea unei presiuni, exact ca în cazul diamantelor sintetice produse prin supunerea grafitului la temperaturi şi presiuni ridicate". Dacă materialul rămâne stabil, se poate verifica într-adevăr dacă hidrogenul metalic acţionează ca un supraconductor la temperatura camerei. "Ar fi revoluţionar", adaugă Silvera "deoarece, cu un conductor tradiţional, 15 la sută din energia electrică se pierde prin disiparea în timpul furnizării".

Hidrogenul metalic este apoi, în sine, o rezervă incredibilă de energie, proporţională cu cantitatea enormă de energie necesară pentru a-l crea. Acest lucru l-ar face perfect ca propulsor pentru rachete, mult mai puternic decât actualul, ceea ce ar face explorarea spaţiului mult mai accesibilă decât este acum.

Ranga Dias, de la Universitatea Harvard, este primul om care a văzut hidrogenul metalic, dacă studiul publicat în Science va fi confirmat.

Isaac Silvera şi Ranga Dias, cercetătorii de la Lyman Laboratory of Physics de la Universitatea Harvard din Cambridge, Statele Unite ale Americii, au reuşit să creeze hidrogenul metalic prin intermediul unei forţe speciale, folosind diamante sintetice, pe care le-au montat opus unul faţă de celălalt într-un dispozitiv cunoscut sub numele de celulă de nicovală diamant. Aceştia au tratat diamantele astfel încât acestea să nu se confrunte cu procesul de cracare, o problemă care a dejucat multe experimente anterioare.

După mai mult de patru decenii de experimente asupra hidrogenului metalic şi după mai multe decenii de la teoretizarea acestuia, vederea materialul pentru prima dată, a fost o emoţie imensă pentru cercetători. „Când Ranga, care a condus experimentul în laborator, m-a sunat şi mi-a spus "Campionul străluceşte", am fugit imediat să-l văd şi efectiv era hidrogen metalic”, îşi aminteşte Silvera. „Este o realizare extraordinară, şi, cu toate că în acest moment există numai în această celulă de nicovală diamant la înaltă presiune, este o descoperire fundamentală şi foarte inovatoare”.

Mai multe informaţii:

Science “Observation of the Wigner-Huntington transition to metallic hydrogen“, de Ranga P. Dias e Isaac F. Silvera,

Lyman Laboratory of Physics de la Universitatea Harvard din Cambridge: Metallic Hydrogen Produced in the Laboratory at Static Megabar Pressures

Dacă v-a plăcut acest articol, vă invităm să vă alăturaţi, cu un Like, comunităţii de cititori de pe pagina noastră de Facebook.

alte articole din secțiunea Știință