Metallisk brint vil ændre teknologiens ansigt – indtil det fordamper

Hverken stål eller endda titanium eller sjældne jordarters legeringer er smedet i smederne i det XNUMX. århundrede. I nutidens diamantambolte med en metallisk glans skinnede, hvad vi stadig kender som den mest undvigende gas...

Hydrogen i det periodiske system er øverst i den første gruppe, som kun omfatter alkalimetallerne, det vil sige lithium, natrium, kalium, rubidium, cæsium og francium. Det er ikke overraskende, at forskere længe har spekuleret på, om det også har sin egen metalliske form. I 1935 var Eugene Wigner og Hillard Bell Huntington de første til at foreslå betingelser, hvorunder brint kan blive metallisk. I 1996 rapporterede amerikanske fysikere William Nellis, Arthur Mitchell og Samuel Weir fra Lawrence Livermore National Laboratory, at brint ved et uheld blev produceret i en metallisk tilstand ved hjælp af en gaspistol. I oktober 2016 annoncerede Ranga Díaz og Isaac Silvera, at det var lykkedes dem at producere metallisk brint ved et tryk på 495 GPa (ca. 5×10)⁶ atm) og ved en temperatur på 5,5 K i et diamantkammer. Forsøget blev dog ikke gentaget af forfatterne og blev ikke uafhængigt bekræftet, Som følge heraf sætter en del af det videnskabelige samfund spørgsmålstegn ved de formulerede konklusioner.

Der er forslag om, at metallisk brint kan eksistere i flydende form under højt gravitationstryk. inde i gigantiske gasplaneterfor eksempel Jupiter og Saturn.

I slutningen af ​​januar i år var en gruppe af prof. Isaac Silveri fra Harvard University rapporterede, at metallisk brint var blevet produceret i laboratoriet. De udsatte prøven for et tryk på 495 GPa i diamantambolte, hvis molekyler danner H-gas₂ desintegrerede og en metallisk struktur blev dannet af brintatomer. Ifølge forfatterne af eksperimentet, den resulterende struktur metastabilhvilket betyder, at den forbliver metallisk, selv efter at det ekstreme tryk stopper.

Derudover ville metallisk brint ifølge videnskabsmænd være højtemperatur superleder. I 1968 forudsagde Neil Ashcroft, fysiker ved Cornell University, at brints metalliske fase kunne være superledende, det vil sige lede elektricitet uden varmetab og ved temperaturer et godt stykke over 0°C. Dette alene ville spare en tredjedel af den elektricitet, der i øjeblikket går tabt ved transmission og som følge af opvarmning af alle elektroniske enheder.

Ved normalt tryk i den gasformige, flydende og faste tilstand (brint kondenserer ved 20 K og størkner ved 14 K), leder dette grundstof ikke elektricitet, fordi brintatomerne kombineres til molekylepar og udveksler deres elektroner. Derfor er der ikke nok frie elektroner, som danner ledningsbåndet i metaller og er strømbærere. Kun stærk kompression af brint for at bryde bindingerne mellem atomer gør det muligt teoretisk at frigive elektroner og gøre brint til en leder af elektricitet og endda en superleder.

Brint komprimeret til metallisk form mellem diamanter

Den nye form for brint kan også tjene raketbrændstof med enestående ydeevne. "At producere metallisk brint kræver en enorm mængde energi," forklarer professoren. Sølv. "Når denne form for brint omdannes til en molekylær gas, frigives en masse energi, hvilket gør den til den mest kraftfulde raketmotor, som menneskeheden kender."

Den specifikke impuls for en motor, der kører på dette brændstof, vil være 1700 sekunder. I øjeblikket bruges brint og oxygen almindeligvis, og den specifikke impuls af sådanne motorer er 450 sekunder. Ifølge videnskabsmanden vil det nye brændstof give vores rumfartøj mulighed for at komme ind i kredsløb ved hjælp af en enkelttrinsraket med en større nyttelast og tillade den at nå andre planeter.

Til gengæld ville en metallisk brint-superleder, der opererer ved stuetemperatur, tillade konstruktion af højhastighedstransportsystemer ved hjælp af magnetisk levitation, ville øge effektiviteten af ​​elektriske køretøjer og effektiviteten af ​​mange elektroniske enheder. Der vil også ske en revolution på energilagringsmarkedet. Fordi superledere har nul modstand, ville det være muligt at lagre energi i elektriske kredsløb, hvor det cirkulerer, indtil det er nødvendigt.

Vær forsigtig med denne entusiasme

Disse lyse udsigter er dog ikke helt klare, da forskerne endnu ikke har verificeret, at metallisk brint er stabilt under almindelige tryk- og temperaturforhold. Repræsentanter for det videnskabelige samfund, som medierne henvendte sig til for at få en kommentar, er skeptiske eller i bedste fald forbeholdne. Den mest almindelige forudsætning er at gentage eksperimentet, fordi en formodet succes er... bare en formodet succes.

På dette tidspunkt kan et lille stykke metal kun ses bag de førnævnte to diamantambolte, som blev brugt til at komprimere flydende brint ved temperaturer et godt stykke under frysepunktet. Er prognosen fra Prof. Vil Silvera og hans kolleger virkelig arbejde? Lad os se i den nærmeste fremtid, hvordan forsøgslederne har til hensigt gradvist at reducere trykket og øge temperaturen på prøven for at finde ud af det. Og samtidig håber de, at brinten simpelthen... ikke fordamper.