Hidrogen metalik bakal ngganti pasuryan teknologi - nganti nguap

Ing abad kaping XNUMX, baja utawa titanium utawa paduan unsur bumi langka ora ditempa. Ing anvils berlian saiki kanthi kilap metalik mencorong apa sing isih kita kenal minangka gas sing paling angel dipahami ...

Hidrogen ing tabel périodik ana ing ndhuwur klompok pisanan, sing kalebu mung logam alkali, yaiku, lithium, sodium, kalium, rubidium, cesium lan fransium. Ora nggumunake, para ilmuwan wis suwe kepingin weruh yen uga duwe wujud metalik. Ing taun 1935, Eugene Wigner lan Hillard Bell Huntington minangka sing pisanan ngusulake kahanan hidrogen bisa dadi metalik. Ing taun 1996, fisikawan Amerika William Nellis, Arthur Mitchell, lan Samuel Weir ing Laboratorium Nasional Lawrence Livermore nglaporake manawa hidrogen ora sengaja diprodhuksi ing negara metalik nggunakake bedhil gas. Ing Oktober 2016, Ranga Diaz lan Isaac Silvera ngumumake yen dheweke wis sukses entuk hidrogen metalik kanthi tekanan 495 GPa (kira-kira 5 × 10).⁶ atm) lan ing suhu 5,5 K ing kamar berlian. Nanging, eksperimen kasebut ora diulang dening penulis lan ora dikonfirmasi kanthi mandiri. minangka asil, bagéan saka masyarakat ilmiah pitakonan kesimpulan dirumuske.

Ana saran manawa hidrogen metalik bisa dadi cairan ing tekanan gravitasi dhuwur. nang planet gas raksasakaya Jupiter lan Saturnus.

Ing pungkasan Januari taun iki, klompok prof. Isaac Silveri saka Universitas Harvard nglaporake manawa hidrogen metalik wis diprodhuksi ing laboratorium. Padha tundhuk sampel menyang tekanan 495 GPa ing "anvils" berlian, molekul sing mbentuk gas H.₂ disintegrasi, lan struktur logam dibentuk saka atom hidrogen. Miturut penulis eksperimen, struktur asil metastabiltegese tetep metalik sanajan tekanan ekstrem wis mandheg.

Kajaba iku, miturut ilmuwan, hidrogen metalik bakal superkonduktor suhu dhuwur. Ing taun 1968, Neil Ashcroft, ahli fisika ing Universitas Cornell, prédhiksi yèn fase metalik hidrogen bisa dadi superkonduktif, yaiku, ngirim listrik tanpa mundhut panas lan ing suhu luwih saka 0°C. Iki mung bakal nylametake sapratelune listrik sing ilang saiki ing transmisi lan minangka akibat saka pemanasan kabeh piranti elektronik.

Ing tekanan normal ing kahanan gas, cair lan padhet (hidrogen kondensasi ing 20 K lan solidifies ing 14 K), unsur iki ora ngirim listrik amarga atom hidrogen gabung dadi pasangan molekul lan ngganti elektron. Mulane, ora cukup elektron bebas, sing ing logam mbentuk pita konduksi lan minangka operator saiki. Mung kompresi hidrogen sing kuwat kanggo ngrusak ikatan antarane atom kanthi teoritis ngeculake elektron lan ndadekake hidrogen dadi konduktor listrik lan malah superkonduktor.

Hidrogen dikompres dadi bentuk metalik ing antarane berlian

A wangun anyar saka hidrogen uga bisa ngawula bahan bakar roket karo kinerja ngédap. "Mbutuhake energi sing akeh banget kanggo ngasilake hidrogen metalik," ujare profesor kasebut. salaka. "Nalika wangun hidrogen iki diowahi dadi gas molekul, akeh energi sing dirilis, dadi mesin roket paling kuat sing dikenal kanggo manungsa."

Impuls spesifik saka mesin sing nganggo bahan bakar iki yaiku 1700 detik. Saiki, hidrogen lan oksigen umume digunakake, lan impuls spesifik mesin kasebut yaiku 450 detik. Miturut ilmuwan, bahan bakar anyar bakal ngidini pesawat ruang angkasa kita tekan orbit kanthi roket siji-tataran kanthi muatan sing luwih gedhe lan ngidini tekan planet liya.

Kajaba iku, superkonduktor hidrogen metalik sing operasi ing suhu kamar bakal nggawe sistem transportasi kanthi kecepatan dhuwur nggunakake levitasi magnetik, bakal nambah efisiensi kendaraan listrik lan efisiensi akeh piranti elektronik. Uga bakal ana revolusi ing pasar panyimpenan energi. Amarga superkonduktor duwe resistensi nol, mula bisa nyimpen energi ing sirkuit listrik, ing endi sirkulasi nganti dibutuhake.

Ati-ati karo semangat iki

Nanging, prospek sing cerah iki ora sakabehe jelas, amarga para ilmuwan durung verifikasi manawa hidrogen metalik stabil ing kahanan tekanan lan suhu normal. Perwakilan komunitas ilmiah, sing wis ditekani dening media kanggo menehi komentar, mamang utawa, paling apik, dilindhungi. Postulat sing paling umum yaiku mbaleni eksperimen, amarga sing dianggep sukses yaiku ... mung sukses.

Ing wayahe, Piece cilik saka logam mung bisa katon konco loro anvils berlian kasebut, kang digunakake kanggo compress hidrogen cair ing suhu uga ngisor pembekuan. Apa ramalan prof. Apa Silvera lan kanca-kancane bakal kerja? Ayo dideleng ing mangsa ngarep kepiye para eksperimen pengin nyuda tekanan kanthi bertahap lan nambah suhu sampel kanggo ngerteni. Lan kanthi mangkono, dheweke ngarep-arep yen hidrogen mung… ora nguap.