Το όνειρο της μετατροπής του υδρογόνου σε μέταλλο

Η ιδέα ότι το υδρογόνο θα μπορούσε να μετατραπεί σε στερεό μέταλλο διατυπώθηκε τη δεκαετία του 1930, παραμένει όμως ανεπιβεβαίωτη μέχρι και σήμερα. Τώρα, όμως, οι επιστήμονες δείχνουν να έχουν έρθει ένα βήμα πιο κοντά. Και μια ενδεχόμενη επιτυχία τους θα είχε μεγάλη σημασία για την τεχνολογία: το μεταλλικό υδρογόνο ίσως είναι το μόνο υλικό που συμπεριφέρεται ως υπεραγωγός σε θερμοκρασία δωματίου.

Το υδρογόνο, η ελαφρύτερη και πιο άφθονη ουσία στο Σύμπαν, απαντάται σε κανονικές συνθήκες στη μοριακή του μορφή, αποτελούμενη από δύο ενωμένα άτομα (H2).

Όπως προκύπτει από μια υπόθεση που διατυπώθηκε το 1935, σε συνθήκες ακραίας πίεσης τα μόρια υδρογόνου διασπώνται σε ατομικό υδρογόνο, με τα ηλεκτρόνια των ατόμων να κινούνται ελεύθερα σε όλο τον όγκο του υλικού.

Το υδρογόνο θα αποκτούσε έτσι την κρυσταλλική δομή που έχουν συνήθως τα μέταλλα -τα άτομά τους διατεταγμένα σε πολύ συγκεκριμένες θέσεις, σχηματίζοντας για παράδειγμα πεντάγωνα ή εξάγωνα. Τα ηλεκτρόνια διέρχονται ελεύθερα μέσα από την κρυσταλλική δομή, χαρίζοντας στα μεταλλικά υλικά άριστη ηλεκτρική αγωγιμότητα.

Τη δεκαετία του 1930, όταν δεν υπήρχε ακόμα η τεχνολογία για τη δοκιμή της θεωρίας στην πράξη, οι φυσικοί υπολόγιζαν ότι το μεταλλικό υδρογόνο παρουσιάζεται σε συνθήκες πίεσης άνω των 25 GPa ή περίπου 247 ατμόσφαιρες.

Σήμερα, οι επιστήμονες έχουν πετύχει στο εργαστήριο πιέσεις μέχρι και 388 GPa -πιέσεις που απαντώνται μόνο στους πυρήνες μεγάλων πλανητών- αλλά το μεταλλικό υδρογόνο παραμένει άφαντο.

Τουλάχιστον, οι επιστήμονες έχουν καταφέρει να μετατρέψουν το αέριο υδρογόνο σε στερεό, τονίζει το περιοδικό Chemistry World της βρετανικής Βασιλικής Εταιρείας Χημείας.

Σε πίεση γύρω στα 180 GPa και σε θερμοκρασία δωματίου, το μοριακό υδρογόνο κρυσταλλώνεται σε μια στερεά μορφή που ονομάζεται Φάση Ι. Πάνω από τα 180 GPa παρουσιάζεται η Φάση ΙΙΙ με ομοιοπολικούς δεσμούς, ενώ στα 230 GPa σχηματίζεται η παρόμοια Φάση ΙV.
...

Πηγή/Περισσότερα: in.gr