Metalliline vesinik muudab tehnoloogia palet – kuni see aurustub
XNUMX. sajandi sepikodades ei sepistatud terast ega isegi titaani ega haruldaste muldmetallide elementide sulameid. Tänapäevastes metallilise läikega teemant-alasides paistis see, mida me siiani teame kui kõige tabamatumaid gaase ...
Perioodilise tabeli vesinik on esimese rühma ülaosas, kuhu kuuluvad ainult leelismetallid, see tähendab liitium, naatrium, kaalium, rubiidium, tseesium ja frantsium. Pole üllatav, et teadlased on pikka aega mõelnud, kas sellel on ka metalliline kuju. 1935. aastal pakkusid Eugene Wigner ja Hillard Bell Huntington esimestena välja tingimused, mille alusel vesinik võib muutuda metalliliseks. 1996. aastal teatasid Ameerika füüsikud William Nellis, Arthur Mitchell ja Samuel Weir Lawrence Livermore'i riiklikust laborist, et vesinikku toodeti kogemata gaasipüstoli abil metallilises olekus. 2016. aasta oktoobris teatasid Ranga Diaz ja Isaac Silvera, et neil õnnestus saada metallilist vesinikku rõhul 495 GPa (ligikaudu 5 × 106 atm) ja temperatuuril 5,5 K teemantkambris. Kuid autorid katset ei korranud ja seda ei kinnitatud sõltumatult. selle tulemusena seab osa teadusringkondadest sõnastatud järeldused kahtluse alla.
On oletatud, et metalliline vesinik võib suure gravitatsioonirõhu all olla vedelal kujul. hiiglaslike gaasiplaneetide seesnagu Jupiter ja Saturn.
Selle aasta jaanuari lõpus tuli grupp prof. Isaac Silveri Harvardi ülikoolist teatas, et laboris toodeti metallilist vesinikku. Nad allutasid proovile rõhu 495 GPa teemant "alasis", mille molekulid moodustavad gaasi H2 lagunes ja vesinikuaatomitest tekkis metallstruktuur. Katse autorite sõnul on saadud struktuur metastabiilnemis tähendab, et see jääb metalliliseks ka pärast äärmusliku rõhu lõppemist.
Lisaks oleks teadlaste sõnul metalliline vesinik kõrge temperatuuriga ülijuht. 1968. aastal ennustas Cornelli ülikooli füüsik Neil Ashcroft, et vesiniku metalliline faas võib olla ülijuhtiv, st juhtida elektrit ilma soojuskadudeta ja temperatuuril tunduvalt üle 0 °C. Ainuüksi see säästaks kolmandiku elektrienergiast, mis täna kaob ülekandes ja kõigi elektroonikaseadmete kütmise tagajärjel.
Normaalrõhul gaasilises, vedelas ja tahkes olekus (vesinik kondenseerub temperatuuril 20 K ja tahkub temperatuuril 14 K) ei juhi see element elektrit, kuna vesinikuaatomid ühinevad molekulipaarideks ja vahetavad oma elektrone. Seetõttu ei ole piisavalt vabu elektrone, mis metallides moodustavad juhtivusriba ja on voolukandjad. Ainult vesiniku tugev kokkusurumine aatomitevaheliste sidemete hävitamiseks vabastab teoreetiliselt elektrone ja muudab vesiniku elektrijuhiks ja isegi ülijuhiks.
Teemantide vahele metalliliseks vormiks kokkusurutud vesinik
Kasutada võiks ka uut vesiniku vormi erakordse jõudlusega raketikütus. "Metallilise vesiniku tootmiseks kulub tohutult energiat," selgitab professor. Hõbedane. "Kui see vesiniku vorm muundatakse molekulaarseks gaasiks, vabaneb palju energiat, mis teeb sellest inimkonnale teadaolevalt võimsaima rakettmootori."
Sellel kütusel töötava mootori eriimpulss on 1700 sekundit. Praegu kasutatakse tavaliselt vesinikku ja hapnikku ning selliste mootorite eriimpulss on 450 sekundit. Teadlase sõnul võimaldab uus kütus meie kosmoseaparaadil jõuda orbiidile suurema kandevõimega üheastmelise raketiga ning jõuda ka teistele planeetidele.
Toatemperatuuril töötav metalliline vesinikuülijuht võimaldaks omakorda ehitada magnetlevitatsiooni kasutavaid kiireid transpordisüsteeme, tõstaks elektrisõidukite efektiivsust ja paljude elektroonikaseadmete efektiivsust. Samuti toimub revolutsioon energiasalvestuse turul. Kuna ülijuhtidel on nulltakistus, oleks võimalik salvestada energiat elektriahelates, kus see ringleb kuni vajaduseni.
Olge selle entusiasmiga ettevaatlik
Need eredad väljavaated pole aga päris selged, sest teadlased peavad veel kontrollima, kas metalliline vesinik on normaalsetes rõhu- ja temperatuuritingimustes stabiilne. Teadusringkondade esindajad, kelle poole meedia on kommentaari saamiseks pöördunud, on skeptilised või parimal juhul reserveeritud. Kõige tavalisem postulaat on katse korrata, sest üks oletatav õnnestumine on... lihtsalt oletatav edu.
Hetkel on väike metallitükk näha vaid eelmainitud kahe teemant-alasi taga, mida kasutati vedela vesiniku kokkusurumiseks tunduvalt madalamal temperatuuril. Kas ennustus prof. Kas Silvera ja tema kolleegid tõesti töötavad? Vaatame lähiajal, kuidas katsetajad kavatsevad selle väljaselgitamiseks järk-järgult rõhku vähendada ja proovi temperatuuri tõsta. Ja seda tehes loodavad nad, et vesinik lihtsalt… ei aurustu.
