Metallinen vety muuttaa tekniikan kasvot - kunnes se haihtuu

XNUMX-luvun takomoissa ei taottu terästä eikä edes titaania tai harvinaisten maametallien seoksia. Nykypäivän timanttilalasimissa, joissa on metallinen kiilto, loisti kaasuista, jotka tunnemme edelleen kaikkein vaikeimpana...

Jaksollisen taulukon vety on ensimmäisen ryhmän yläosassa, joka sisältää vain alkalimetallit eli litiumin, natriumin, kaliumin, rubidiumin, cesiumin ja franciumin. Ei ole yllättävää, että tutkijat ovat pitkään pohtineet, onko sillä myös metallista muotoa. Vuonna 1935 Eugene Wigner ja Hillard Bell Huntington ehdottivat ensimmäisinä ehtoja, joissa vety voi muuttua metalliksi. Vuonna 1996 amerikkalaiset fyysikot William Nellis, Arthur Mitchell ja Samuel Weir Lawrence Livermore National Laboratorysta raportoivat, että vetyä oli vahingossa tuotettu metallisessa tilassa kaasupistoolilla. Lokakuussa 2016 Ranga Diaz ja Isaac Silvera ilmoittivat onnistuneensa saamaan metallista vetyä 495 GPa:n paineessa (noin 5 × 10).⁶ atm) ja 5,5 K:n lämpötilassa timanttikammiossa. Kirjoittajat eivät kuitenkaan toistaneet koetta, eivätkä ne vahvistettu itsenäisesti. seurauksena osa tiedeyhteisöstä kyseenalaistaa muotoiltuja johtopäätöksiä.

On ehdotuksia, että metallinen vety voi olla nestemäisessä muodossa korkeassa gravitaatiopaineessa. jättimäisten kaasuplaneettojen sisälläkuten Jupiter ja Saturnus.

Tämän vuoden tammikuun lopussa ryhmä prof. Isaac Silveri Harvardin yliopistosta kertoi, että laboratoriossa oli tuotettu metallista vetyä. He altistivat näytteen 495 GPa:n paineelle timantti"alastimessa", jonka molekyylit muodostavat kaasun H₂ hajonnut ja vetyatomeista muodostunut metallirakenne. Kokeen tekijöiden mukaan tuloksena oleva rakenne metastabiilimikä tarkoittaa, että se pysyy metallisena jopa äärimmäisen paineen lakattua.

Lisäksi tutkijoiden mukaan metallinen vety olisi korkean lämpötilan suprajohde. Vuonna 1968 Cornellin yliopiston fyysikko Neil Ashcroft ennusti, että vedyn metallifaasi voi olla suprajohtava, eli johtaa sähköä ilman lämpöhäviötä ja lämpötiloissa reilusti yli 0°C. Pelkästään tämä säästäisi kolmanneksen sähköstä, joka menetetään nykyään siirrossa ja kaikkien elektronisten laitteiden lämpenemisen seurauksena.

Normaalipaineessa kaasumaisessa, nestemäisessä ja kiinteässä tilassa (vety tiivistyy 20 K:ssa ja jähmettyy 14 K:ssa) tämä alkuaine ei johda sähköä, koska vetyatomit yhdistyvät molekyylipareiksi ja vaihtavat elektronejaan. Siksi ei ole tarpeeksi vapaita elektroneja, jotka metalleissa muodostavat johtavuuskaistan ja ovat virrankantajia. Vain voimakas vedyn puristus atomien välisten sidosten tuhoamiseksi vapauttaa teoriassa elektroneja ja tekee vedystä sähkönjohtimen ja jopa suprajohteen.

Vety puristettu metallimuotoon timanttien väliin

Myös uusi vedyn muoto voisi toimia rakettipolttoaine poikkeuksellisella suorituskyvyllä. "Metallisen vedyn tuottaminen vaatii valtavan määrän energiaa", selittää professori. Hopea. "Kun tämä vedyn muoto muutetaan molekyylikaasuksi, vapautuu paljon energiaa, mikä tekee siitä tehokkaimman ihmiskunnan tunteman rakettimoottorin."

Tällä polttoaineella toimivan moottorin ominaisimpulssi on 1700 sekuntia. Tällä hetkellä käytetään yleisesti vetyä ja happea, ja tällaisten moottoreiden ominaisimpulssi on 450 sekuntia. Tiedemiehen mukaan uuden polttoaineen ansiosta avaruusalukset pääsevät kiertoradalle yksivaiheisella raketilla, jolla on suurempi hyötykuorma, ja päästää se muille planeetoille.

Huoneenlämmössä toimiva metallinen vetysuprajohde puolestaan ​​mahdollistaisi nopeiden kuljetusjärjestelmien rakentamisen magneettisella levitaatiolla, lisäisi sähköajoneuvojen tehokkuutta ja monien elektronisten laitteiden tehokkuutta. Myös energian varastointimarkkinoilla tapahtuu vallankumous. Koska suprajohteiden vastus on nolla, energiaa voitaisiin varastoida sähköpiireihin, joissa se kiertää, kunnes sitä tarvitaan.

Ole varovainen tämän innostuksen kanssa

Nämä valoisat näkymät eivät kuitenkaan ole täysin selvät, sillä tutkijoiden on vielä varmistettava, että metallinen vety on stabiili normaaleissa paine- ja lämpötilaolosuhteissa. Tiedeyhteisön edustajat, joita tiedotusvälineet ovat pyytäneet kommentoimaan, ovat skeptisiä tai parhaimmillaan pidättyväisiä. Yleisin oletus on kokeen toistaminen, koska yksi oletettu menestys on... vain oletettu menestys.

Tällä hetkellä pieni metallipala näkyy vain edellä mainitun kahden timanttilalasimen takana, joilla puristettiin nestemäistä vetyä reilusti pakkasen alapuolella. Onko prof. Toimivatko Silvera ja hänen kollegansa todella? Katsotaanpa lähitulevaisuudessa, kuinka kokeen tekijät aikovat asteittain vähentää painetta ja nostaa näytteen lämpötilaa selvittääkseen. Ja tehdessään niin he toivovat, että vety vain… ei haihdu.