Metalni vodik će promijeniti lice tehnologije – sve dok ne ispari

U kovačnicama XNUMX. stoljeća ne kuje se ni čelik, pa ni titan ili legure elemenata rijetke zemlje. U današnjim dijamantnim nakovnjima s metalnim sjajem zasjalo je ono što još znamo kao najneuhvatljiviji plin...

Vodik u periodnom sustavu nalazi se na vrhu prve skupine, u kojoj su samo alkalijski metali, odnosno litij, natrij, kalij, rubidij, cezij i francij. Nije iznenađujuće da su se znanstvenici dugo pitali ima li i on svoj metalni oblik. Godine 1935. Eugene Wigner i Hillard Bell Huntington prvi su predložili uvjete pod kojima vodik može postati metalan. Godine 1996. američki fizičari William Nellis, Arthur Mitchell i Samuel Weir iz Nacionalnog laboratorija Lawrence Livermore izvijestili su da je vodik slučajno proizveden u metalnom stanju pomoću plinskog pištolja. U listopadu 2016. Ranga Diaz i Isaac Silvera objavili su da su uspjeli dobiti metalni vodik pri tlaku od 495 GPa (približno 5 × 10⁶ atm) i na temperaturi od 5,5 K u dijamantnoj komori. Međutim, autori nisu ponovili eksperiment i nije neovisno potvrđen. zbog čega dio znanstvene zajednice dovodi u pitanje formulirane zaključke.

Postoje sugestije da bi metalni vodik mogao biti u tekućem obliku pod visokim gravitacijskim tlakom. unutar ogromnih plinovitih planetapoput Jupitera i Saturna.

Krajem siječnja ove godine grupa prof. Isaac Silveri sa Sveučilišta Harvard izvijestio je da je metalni vodik proizveden u laboratoriju. Uzorak su podvrgli tlaku od 495 GPa u dijamantnim "nakovnjima", čije molekule tvore plin H₂ raspao, a metalna struktura nastala od atoma vodika. Prema autorima eksperimenta, dobivena struktura metastabilanšto znači da ostaje metalik čak i nakon prestanka ekstremnog pritiska.

Osim toga, prema znanstvenicima, metalni bi vodik bio visokotemperaturni supravodič. Godine 1968. Neil Ashcroft, fizičar sa Sveučilišta Cornell, predvidio je da bi metalna faza vodika mogla biti supravodljiva, to jest provoditi elektricitet bez ikakvog gubitka topline i na temperaturama znatno iznad 0°C. Samo bi se time uštedjela trećina električne energije koja se danas gubi u prijenosu i kao posljedica zagrijavanja svih elektroničkih uređaja.

Pod normalnim tlakom u plinovitom, tekućem i krutom stanju (vodik se kondenzira na 20 K i skrutne na 14 K) ovaj element ne provodi električnu struju jer se atomi vodika spajaju u molekularne parove i izmjenjuju svoje elektrone. Zbog toga nema dovoljno slobodnih elektrona, koji u metalima čine vodljivi pojas i nositelji su struje. Samo jaka kompresija vodika u svrhu uništavanja veza između atoma teoretski oslobađa elektrone i čini vodik vodičem električne energije, pa čak i supravodičem.

Vodik sabijen u metalni oblik između dijamanata

Mogao bi poslužiti i novi oblik vodika raketno gorivo s iznimnim performansama. "Za proizvodnju metalnog vodika potrebna je ogromna količina energije", objašnjava profesor. Srebro. "Kada se ovaj oblik vodika pretvori u molekularni plin, oslobađa se mnogo energije, što ga čini najsnažnijim raketnim motorom poznatim čovječanstvu."

Specifični impuls motora koji radi na ovo gorivo bit će 1700 sekundi. Trenutno se najčešće koriste vodik i kisik, a specifični impuls takvih motora je 450 sekundi. Prema riječima znanstvenika, novo gorivo omogućit će našim svemirskim letjelicama da dosegnu orbitu s jednostupanjskom raketom s većim nosivosti i omogućiti joj da dosegne druge planete.

S druge strane, metalni supravodič vodika koji radi na sobnoj temperaturi omogućio bi izgradnju brzih transportnih sustava pomoću magnetske levitacije, povećao bi učinkovitost električnih vozila i učinkovitost mnogih elektroničkih uređaja. Također će doći do revolucije na tržištu skladištenja energije. Budući da supravodič ima nulti otpor, bilo bi moguće skladištiti energiju u električnim krugovima gdje ona cirkulira dok joj ne zatreba.

Budite oprezni s ovim entuzijazmom

Međutim, ovi svijetli izgledi nisu sasvim jasni, jer znanstvenici tek trebaju potvrditi da je metalni vodik stabilan u normalnim uvjetima tlaka i temperature. Predstavnici znanstvene zajednice, kojima su se mediji obratili za komentar, skeptični su ili, u najboljem slučaju, suzdržani. Najčešći postulat je ponavljanje eksperimenta, jer jedan navodni uspjeh je... samo navodni uspjeh.

Trenutačno se mali komadić metala može vidjeti samo iza spomenuta dva dijamantna nakovnja, koji su korišteni za komprimiranje tekućeg vodika na temperaturama daleko ispod nule. Je li predviđanje prof. Hoće li Silvera i njegovi kolege doista raditi? Pogledajmo u bliskoj budućnosti kako eksperimentatori namjeravaju postupno smanjivati ​​tlak i povećavati temperaturu uzorka kako bismo saznali. I radeći to, nadaju se da vodik jednostavno... neće ispariti.