Hydro kim loại sẽ thay đổi bộ mặt của công nghệ - cho đến khi nó bay hơi
Trong các lò rèn của thế kỷ XNUMX, cả thép hay thậm chí là titan hoặc hợp kim của các nguyên tố đất hiếm đều không được rèn. Trong các hố kim cương ngày nay với ánh kim loại tỏa sáng thứ mà chúng ta vẫn biết là khí khó nắm bắt nhất ...
Hiđro trong bảng tuần hoàn đứng đầu nhóm đầu tiên, chỉ bao gồm các kim loại kiềm, đó là liti, natri, kali, rubidi, xêzi và franxi. Không có gì ngạc nhiên khi các nhà khoa học từ lâu đã tự hỏi liệu nó có dạng kim loại hay không. Năm 1935, Eugene Wigner và Hillard Bell Huntington là những người đầu tiên đề xuất các điều kiện theo đó hydro có thể trở thành kim loại. Năm 1996, các nhà vật lý người Mỹ William Nellis, Arthur Mitchell và Samuel Weir tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore báo cáo rằng hydro đã vô tình được tạo ra ở trạng thái kim loại bằng cách sử dụng súng hơi. Vào tháng 2016 năm 495, Ranga Diaz và Isaac Silvera thông báo rằng họ đã thành công trong việc thu được hydro kim loại ở áp suất 5 GPa (khoảng 10 × XNUMX6 atm) và ở nhiệt độ 5,5 K trong buồng kim cương. Tuy nhiên, thí nghiệm không được các tác giả lặp lại và không được xác nhận độc lập. kết quả là, một phần của cộng đồng khoa học đặt câu hỏi về các kết luận đã xây dựng.
Có ý kiến cho rằng hydro kim loại có thể ở dạng lỏng dưới áp suất trọng trường cao. bên trong các hành tinh khí khổng lồnhư Sao Mộc và Sao Thổ.
Vào cuối tháng Giêng năm nay, một nhóm các prof. Isaac Silveri của Đại học Harvard đã báo cáo rằng hydro kim loại đã được sản xuất trong phòng thí nghiệm. Họ đã đặt mẫu dưới áp suất 495 GPa trong các "vòng đệm" kim cương, các phân tử này tạo thành khí H2 tan rã, và một cấu trúc kim loại được hình thành từ các nguyên tử hydro. Theo các tác giả của thử nghiệm, cấu trúc kết quả di căncó nghĩa là nó vẫn còn kim loại ngay cả sau khi áp suất cực đại không còn nữa.
Ngoài ra, theo các nhà khoa học, hydro kim loại sẽ là chất siêu dẫn nhiệt độ cao. Năm 1968, Neil Ashcroft, một nhà vật lý tại Đại học Cornell, dự đoán rằng pha kim loại của hydro có thể là siêu dẫn, tức là dẫn điện mà không bị mất nhiệt và ở nhiệt độ trên 0 ° C. Chỉ riêng điều này sẽ tiết kiệm được một phần ba lượng điện bị mất ngày nay trong quá trình truyền tải và do hệ quả của việc làm nóng tất cả các thiết bị điện tử.
Dưới áp suất thường ở trạng thái khí, lỏng và rắn (hydro ngưng tụ ở 20K và rắn ở 14K) nguyên tố này không dẫn điện vì các nguyên tử hydro kết hợp thành các cặp phân tử và trao đổi electron của chúng. Do đó, không có đủ điện tử tự do, trong kim loại tạo thành vùng dẫn và là hạt tải điện hiện tại. Về mặt lý thuyết, chỉ có một lực nén hydro mạnh để phá hủy liên kết giữa các nguyên tử mới giải phóng các electron và làm cho hydro trở thành chất dẫn điện và thậm chí là chất siêu dẫn.
Hydro được nén thành hình dạng kim loại giữa những viên kim cương
Một dạng hydro mới cũng có thể phục vụ nhiên liệu tên lửa với hiệu suất vượt trội. Giáo sư giải thích: “Cần một lượng lớn năng lượng để tạo ra hydro kim loại. Màu bạc. "Khi dạng hydro này được chuyển đổi thành khí phân tử, rất nhiều năng lượng sẽ được giải phóng, khiến nó trở thành động cơ tên lửa mạnh nhất mà nhân loại biết đến."
Xung lực cụ thể của một động cơ chạy bằng nhiên liệu này sẽ là 1700 giây. Hiện nay, hydro và oxy thường được sử dụng, và xung động cụ thể của các động cơ như vậy là 450 giây. Theo nhà khoa học, loại nhiên liệu mới sẽ cho phép tàu vũ trụ của chúng ta tiếp cận quỹ đạo với tên lửa một tầng có trọng tải lớn hơn và cho phép nó đến các hành tinh khác.
Đổi lại, một chất siêu dẫn hydro kim loại hoạt động ở nhiệt độ phòng sẽ có thể tạo ra các hệ thống vận tải tốc độ cao sử dụng lực bay từ trường, sẽ làm tăng hiệu suất của xe điện và hiệu suất của nhiều thiết bị điện tử. Cũng sẽ có một cuộc cách mạng trong thị trường lưu trữ năng lượng. Vì chất siêu dẫn có điện trở bằng không, nên có thể tích trữ năng lượng trong các mạch điện nơi nó lưu thông cho đến khi cần thiết.
Hãy cẩn thận với sự nhiệt tình này
Tuy nhiên, những triển vọng tươi sáng này không hoàn toàn rõ ràng, vì các nhà khoa học vẫn chưa xác minh được rằng hydro kim loại bền trong điều kiện áp suất và nhiệt độ bình thường. Các đại diện của cộng đồng khoa học, những người đã được giới truyền thông tiếp cận để bình luận, tỏ ra hoài nghi hoặc tốt nhất là dè dặt. Định đề phổ biến nhất là lặp lại thử nghiệm, bởi vì một người được cho là thành công ... chỉ là một thành công được cho là.
Hiện tại, người ta chỉ có thể nhìn thấy một mảnh kim loại nhỏ phía sau hai vòng kim cương nói trên, được sử dụng để nén hydro lỏng ở nhiệt độ thấp hơn rất nhiều so với đóng băng. Là dự đoán của prof. Liệu Silvera và các đồng nghiệp của anh ấy có thực sự hiệu quả? Hãy cùng xem trong thời gian sắp tới những người làm thí nghiệm có ý định giảm dần áp suất và tăng nhiệt độ của mẫu như thế nào để tìm hiểu. Và khi làm như vậy, họ hy vọng rằng hydro chỉ ... không bay hơi.
