Metalni vodonik će promijeniti lice tehnologije - sve dok ne ispari

U kovačnicama XNUMX stoljeća ne kovaju se ni čelik, pa čak ni titan ili legure rijetkih zemnih elemenata. U današnjim dijamantskim nakovnjima metalnog sjaja blistalo je ono što još uvijek znamo kao najneuhvatljiviji plin...

Vodonik u periodnom sistemu nalazi se na vrhu prve grupe, koja uključuje samo alkalne metale, odnosno litijum, natrijum, kalijum, rubidijum, cezijum i francijum. Nije iznenađujuće da su se naučnici dugo pitali da li i ona ima svoj metalni oblik. Godine 1935. Eugene Wigner i Hillard Bell Huntington su prvi predložili uslove pod kojima vodonik može postati metalan. Godine 1996. američki fizičari William Nellis, Arthur Mitchell i Samuel Weir iz Nacionalne laboratorije Lawrence Livermore izvijestili su da je vodonik slučajno proizveden u metalnom stanju pomoću plinskog pištolja. U oktobru 2016. Ranga Diaz i Isaac Silvera objavili su da su uspjeli dobiti metalni vodonik pod pritiskom od 495 GPa (približno 5 × 10⁶ atm) i na temperaturi od 5,5 K u dijamantskoj komori. Međutim, autori nisu ponovili eksperiment i nije bio nezavisno potvrđen. kao rezultat toga, dio naučne zajednice dovodi u pitanje formulirane zaključke.

Postoje sugestije da metalni vodonik može biti u tečnom obliku pod visokim gravitacionim pritiskom. unutar džinovskih plinovitih planetapoput Jupitera i Saturna.

Krajem januara ove godine grupa prof. Isaac Silveri sa Univerziteta Harvard izvijestio je da je metalni vodonik proizveden u laboratoriji. Uzorak su podvrgli pritisku od 495 GPa u dijamantskim "nakovnjima", čiji molekuli formiraju gas H₂ dezintegrisala, a metalna struktura nastala od atoma vodika. Prema autorima eksperimenta, rezultirajuća struktura metastabilanšto znači da ostaje metalan čak i nakon što prestane ekstremni pritisak.

Osim toga, prema naučnicima, metalni vodonik bi bio visokotemperaturni superprovodnik. Godine 1968. Neil Ashcroft, fizičar sa Univerziteta Cornell, predvidio je da bi metalna faza vodonika mogla biti supravodljiva, odnosno da provodi električnu energiju bez ikakvih gubitaka topline i na temperaturama znatno iznad 0°C. Samo time bi se uštedjela trećina električne energije koja se danas gubi u prijenosu i kao rezultat zagrijavanja svih elektronskih uređaja.

Pod normalnim pritiskom u gasovitom, tekućem i čvrstom stanju (vodonik se kondenzuje na 20 K i stvrdnjava na 14 K), ovaj element ne provodi struju jer se atomi vodonika spajaju u molekularne parove i razmjenjuju svoje elektrone. Zbog toga nema dovoljno slobodnih elektrona, koji u metalima formiraju vodljivu traku i nosioci su struje. Samo jaka kompresija vodika kako bi se uništile veze između atoma teoretski oslobađa elektrone i čini vodik provodnikom električne energije, pa čak i supravodnikom.

Vodik komprimiran u metalni oblik između dijamanata

Mogao bi poslužiti i novi oblik vodonika raketno gorivo sa izuzetnim performansama. „Za proizvodnju metalnog vodonika potrebna je ogromna količina energije“, objašnjava profesor. Srebro. "Kada se ovaj oblik vodonika pretvori u molekularni plin, oslobađa se mnogo energije, što ga čini najmoćnijim raketnim motorom poznatim čovječanstvu."

Specifični impuls motora koji radi na ovo gorivo bit će 1700 sekundi. Trenutno se najčešće koriste vodonik i kisik, a specifični impuls takvih motora je 450 sekundi. Prema naučniku, novo gorivo će omogućiti da naša svemirska letelica stigne u orbitu sa jednostepenom raketom veće nosivosti i omogućiti joj da stigne do drugih planeta.

Zauzvrat, metalni vodonični superprovodnik koji radi na sobnoj temperaturi omogućio bi izgradnju brzih transportnih sistema pomoću magnetne levitacije, povećao bi efikasnost električnih vozila i efikasnost mnogih elektronskih uređaja. Doći će i revolucija na tržištu skladištenja energije. Budući da supravodiči imaju nula otpora, bilo bi moguće pohranjivati ​​energiju u električnim krugovima, gdje ona cirkulira dok ne bude potrebna.

Budite oprezni sa ovim entuzijazmom

Međutim, ovi sjajni izgledi nisu sasvim jasni, jer naučnici tek treba da potvrde da je metalni vodonik stabilan u normalnim uslovima pritiska i temperature. Predstavnici naučne zajednice, kojima su se mediji obraćali za komentar, skeptični su ili, u najboljem slučaju, rezervisani. Najčešći postulat je ponavljanje eksperimenta, jer jedan navodni uspjeh je... samo navodni uspjeh.

U ovom trenutku, mali komad metala može se vidjeti samo iza spomenuta dva dijamantska nakovnja, koji su korišteni za kompresiju tekućeg vodonika na temperaturama znatno ispod nule. Da li je predviđanje prof. Hoće li Silvera i njegove kolege zaista raditi? Pogledajmo u bliskoj budućnosti kako eksperimentatori namjeravaju postepeno smanjiti pritisak i povećati temperaturu uzorka kako bismo saznali. I pritom se nadaju da vodonik jednostavno... neće ispariti.