RMF 24: Metaliczny wodór, materiał marzeń, stał się rzeczywistością
Jego istnienie fizycy przewidywali od 80 lat. Teraz wreszcie stał się faktem. Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda ogłosili własnie, że udało im się stworzyć metaliczny wodór, materiał o potencjalnie rewolucyjnych właściwościach. Na razie jego wytworzenie wymaga skrajnie niskiej temperatury i olbrzymiego ciśnienia, większego, niż w samym środku Ziemi, jeśli okazałby się stabilny w normalnych warunkach, mógłby być w temperaturze pokojowej nadprzewodnikiem. To oznaczałoby rewolucję w wielu dziedzinach, choćby związanych z przesyłem energii. Pisze o tym w najnowszym numerze czasopismo "Science".
W 1935 roku, Eugene Wigner i Hillard Bell Huntington zasugerowali, że cząsteczkowy wodór powinien przejść w stan metaliczny pod ciśnieniem około 25 gigapaskali. Po wielu latach dr Ranga Dias i prof. Isaac F. Silvera pokazali, że mieli rację, choć ciśnienie o którym pisali było stanowczo... niedoszacowane. Okazało się, że potrzebne jest około 20 razy większe. Naukowcy z Uniwersytetu Harwarda ściskali wodór w diamentowym kowadle w temperaturze 5,5 kelwinów pod ciśnieniem 465 i 495 GPa. I to dopiero wystarczyło. W tych warunkach cząsteczki wodoru rozpadają się na pojedyncze atomy i tworzą metaliczną strukturę.
W ten sposób powstał najrzadszy i potencjalnie jeden z najcenniejszych materiałów na naszej planecie. "To Święty Graal fizyki wysokich ciśnień" - mówi Silvera. "To pierwsza w historii próbka metalicznego wodoru na Ziemi i jeśli na nią patrzysz, to widzisz coś, co nigdy wcześniej nie istniało" - dodał. Ten sukces może rzucić nowe światło na właściwości samego wodoru, ale prawdziwie poruszające są możliwości jego ewentualnych, praktycznych zastosowań.
"Bardzo istotny jest fakt, że metaliczny wodór powinien być metastabilny" - dodaje Silvera. "To oznacza, że po zmniejszeniu ciśnienia powinien pozostać metaliczny. Trochę tak, jak diamenty, które powstają z węgla w bardzo wysokiej temperaturze i pod olbrzymim ciśnieniem, ale po ustąpieniu wysokiej temperatury i ciśnienia zachowują swoje właściwości" - mówi.
Pytanie o stabilność ma kluczowe znaczenie, bowiem w temperaturze pokojowej metaliczny wodór powinien być nadprzewodnikiem, przewodzić prąd elektryczny bez oporu. Jego zastosowanie byłoby prawdziwą rewolucją, choćby dla bezstratnego przesyłania prądu i gromadzenia energii, budowy bardziej wydajnych urządzeń elektrycznych, czy pociągów na magnetycznej poduszce. Autorzy wynalazku zapewniają też, że metaliczny wodór mógłby być niezwykle wydajnym paliwem, napędzającym statki kosmiczne i otwierającym nam możliwość bardziej efektywnego podboju kosmosu.
Autorzy pracy podają, że próbka wodoru była przy niższych ciśnieniach przezroczysta, przy wyższych czarna, wreszcie przy najwyższych stała się połyskliwa. To oznaczało, że stała się metalem. Przy czym na razie nie można było sprawdzić, czy metalem w stanie stałym, czy ciekłym.
