Folosind două diamante, cercetătorii au supus hidrogenul unei presiuni mai mari decât cea din centrul Pământului

Un grup de cercetători americani a reuşit să creeze pentru prima dată în laborator hidrogenul metalic. Acesta ar putea revoluţiona tehnologia viitorului, deoarece aş trebui să fie, conform teoriei, un material superconductor. De asemenea, ar putea fi folosit drept combustibil în viitoarele rachete care explorează spaţiul.


Hidrogenul este un element chimic din tabelul periodic al elementelor cu simbolul H și numărul atomic 1. Se prezintă sub forma unui gaz uşor inflamabil, incolor, insipid, inodor, iar în natură se întâlneşte mai ales sub formă de moleculă diatomică, H2. Având masa atomică egală cu 1,00794 u.a.m. (unităţi atomice de masă), hidrogenul este cel mai ușor element chimic din natură.

Iată însă că după ce în 1935 oamenii de ştiinţă au prevăzut posibilitatea existenţei hidrogenului metalic, un grup de cercetători de la Universitatea Harvard, SUA, a reuşit pentru prima dată performanţa de a-l crea în laborator. Profesorul Isaac Silvera, împreună cu cercetătorul Ranga Dias, care are o bursă post-doctorală, au reuşit să supună unei presiuni uriaşe hidrogenul molecular, transformându-l într-un metal lucios.

Practic, o cantitate de hidrogen molecular a fost adusă la o presiune de circa 495 de GPa (giga Pascali, adică 10 la puterea a 9a Pascali); un Pascal reprezintă o presiune care corespunde la aplicarea unei forţe de 1 Newton pe metru pătrat. Această presiune este mai mare decât cea care se întâlneşte în centrul Pământului! Cercetătorii au reuşit să genereze această presiune extremă folosind diamante artificiale. Aceste diamante prelucrate în mod special au dat naştere  dispozitivului denumit ”celule cu nicovale de diamant”. În această celulă hidrogenul molecular a fost supus la 4 milioane de atmosfere, transformându-se din hidrogen molecular în hidrogen atomic, sub forma unui metal lucios.  Detaliile experimentului şi rezultatele au fost publicate în revista Science.

 

 

 

În curând oamenii de știință vor începe să testeze noul material la presiuni mai mici și la temperatura camerei, ţinând cont că acesta ar trebui să rămână sub formă metalică, odată ce condițiile speciale în care a fost creat dispar. Hidrogenul metalic ar trebui, conform teoriei, să fie superconductor. Un material superconductor conduce electricitate fără pierderi. Materialele superconductoare existente îşi menţin proprietăţile doar la temperaturi extrem de scăzute. A avea un material superconductor la temperatura normală ar revoluţiona tehnologia şi viaţa de zi cu zi. De exemplu hidrogenul metalic ar putea înlocui cablurile de distribuţie a electricităţii, prin care se pierde, prin disipare, aproximativ 15% din energia electrică.

De asemenea, hidrogenul metalic superconductor ar putea fi folosit pentru a construi un sistem de transport pe baza levitaţiei magnetice, cu trenuri de viteză foarte mare, care să fie extrem de eficiente. O altă aplicaţie ar putea fi în medicină, unde în cadrul  rezonanţei magnetice nucleare (RMN), aparatele trebuie  răcite cu heliu lichid ca să ajungă în starea de superconductor. Cu hidrogenul metalic s-ar putea construi noi aparate care să funcţioneze la temperatura normală.

Deoarece materialele superconductoare nu au rezistenţă electrică, s-ar putea construi acumulatoare de energie, de asemenea fără pierderi sau cu pierderi minime.

Hidrogenul metalic ar putea revoluţiona şi misiunile spaţiale, fiind, cel puţin din punct de vedere teoretic, un combustibil extrem de eficient. Rachete cu o singură treaptă ar putea transporta în spaţiu mai multe materiale şi ar putea ajunge mai departe decât rachetele actuale.

Care a fost însă cheia acestui succes?  Diamantele folosite în dispozitivul ”celule cu nicovale de diamant” au fost tratate cu o procedură specială  care le împiedică să crape, o problemă care a afectat în mod dramatic experimentele similare din trecut. Silvera a găsit deci o metodă nouă pentru a tăia şi a şlefui diamantele, astfel încât să nu se spargă la presiunile uriaşe folosite în transformarea hidrogenului molecular în hidrogen metalic.

Generarea hidrogenului metalic este un enorm rezultat ştiinţific. Rămâne însă de văzut dacă într-adevăr hidrogenul metalic generat rămâne sub această formă şi la presiuni normale şi care este cantitatea de metal pe care cercetătorii o pot realiza în laboratoare şi cu ce costuri, pentru a vedea dacă în viitor va putea fi utilizat în tehnologiile amintite anterior.