Hidrojeni ya metali itabadilisha uso wa teknolojia - hadi iweze kuyeyuka

Katika uundaji wa karne ya XNUMX, hakuna chuma au hata titani au aloi za vitu adimu vya ardhi vilivyoghushiwa. Katika mianzi ya almasi ya leo iliyo na mng'ao wa metali iling'aa kile tunachojua bado kama gesi ngumu zaidi ...

Hidrojeni katika jedwali la upimaji iko juu ya kundi la kwanza, ambalo linajumuisha metali za alkali tu, ambayo ni, lithiamu, sodiamu, potasiamu, rubidium, cesium na francium. Haishangazi, wanasayansi wamejiuliza kwa muda mrefu ikiwa, pia, ina fomu yake ya metali. Mnamo 1935, Eugene Wigner na Hillard Bell Huntington walikuwa wa kwanza kupendekeza masharti ambayo hidrojeni inaweza kuwa metali. Mnamo 1996, wanafizikia wa Amerika William Nellis, Arthur Mitchell, na Samuel Weir katika Maabara ya Kitaifa ya Lawrence Livermore waliripoti kwamba hidrojeni ilitolewa kwa bahati mbaya katika hali ya metali kwa kutumia bunduki ya gesi. Mnamo Oktoba 2016, Ranga Diaz na Isaac Silvera walitangaza kuwa wamefaulu kupata hidrojeni ya metali kwa shinikizo la 495 GPa (takriban 5 × 10).⁶ atm) na kwa joto la 5,5 K kwenye chumba cha almasi. Walakini, jaribio hilo halikurudiwa na waandishi na halikuthibitishwa kwa uhuru. kwa sababu hiyo, sehemu ya jumuiya ya kisayansi inahoji mahitimisho yaliyoandaliwa.

Kuna mapendekezo kwamba hidrojeni ya metali inaweza kuwa katika hali ya kioevu chini ya shinikizo la juu la mvuto. ndani ya sayari kubwa za gesikama Jupita na Zohali.

Mwishoni mwa Januari mwaka huu, kikundi cha Prof. Isaac Silveri wa Chuo Kikuu cha Harvard aliripoti kwamba hidrojeni ya metali ilikuwa imetolewa katika maabara. Waliweka sampuli kwa shinikizo la 495 GPa katika "anvils" za almasi, molekuli ambazo huunda gesi H.₂ kutengana, na muundo wa chuma unaoundwa kutoka kwa atomi za hidrojeni. Kulingana na waandishi wa jaribio, muundo unaosababishwa metastableambayo inamaanisha kuwa inabaki kuwa ya metali hata baada ya shinikizo kali imekoma.

Kwa kuongeza, kulingana na wanasayansi, hidrojeni ya metali itakuwa superconductor ya joto la juu. Mnamo 1968, Neil Ashcroft, mwanafizikia katika Chuo Kikuu cha Cornell, alitabiri kwamba awamu ya metali ya hidrojeni inaweza kuwa ya juu zaidi, yaani, kuendesha umeme bila kupoteza joto na kwa joto zaidi ya 0 ° C. Hii pekee ingeokoa theluthi moja ya umeme unaopotea leo katika usafirishaji na kama matokeo ya kupokanzwa kwa vifaa vyote vya elektroniki.

Chini ya shinikizo la kawaida katika hali ya gesi, kioevu na imara (hidrojeni hupungua kwa 20 K na kuganda kwa 14 K), kipengele hiki hakifanyi umeme kwa sababu atomi za hidrojeni huchanganyika katika jozi za molekuli na kubadilishana elektroni zao. Kwa hiyo, hakuna elektroni za kutosha za bure, ambazo katika metali huunda bendi ya uendeshaji na ni flygbolag za sasa. Ukandamizaji tu wa nguvu wa hidrojeni ili kuharibu vifungo kati ya atomi kinadharia hutoa elektroni na hufanya hidrojeni kuwa kondakta wa umeme na hata superconductor.

Haidrojeni iliyobanwa kuwa umbo la metali kati ya almasi

Aina mpya ya hidrojeni pia inaweza kutumika mafuta ya roketi yenye utendaji wa kipekee. "Inachukua kiasi kikubwa cha nishati kutoa hidrojeni ya metali," anaelezea profesa. Fedha. "Aina hii ya hidrojeni inapogeuzwa kuwa gesi ya molekuli, nishati nyingi hutolewa, na kuifanya injini ya roketi yenye nguvu zaidi inayojulikana kwa wanadamu."

Msukumo maalum wa injini inayoendesha kwenye mafuta hii itakuwa sekunde 1700. Kwa sasa, hidrojeni na oksijeni hutumiwa kwa kawaida, na msukumo maalum wa injini hizo ni sekunde 450. Kulingana na mwanasayansi huyo, mafuta hayo mapya yataruhusu chombo chetu kufika kwenye obiti kwa roketi ya hatua moja yenye mzigo mkubwa wa malipo na kukiruhusu kufikia sayari nyingine.

Kwa upande wake, superconductor ya hidrojeni ya metali inayofanya kazi kwenye joto la kawaida ingewezekana kujenga mifumo ya usafiri wa kasi kwa kutumia levitation ya magnetic, ingeongeza ufanisi wa magari ya umeme na ufanisi wa vifaa vingi vya umeme. Pia kutakuwa na mapinduzi katika soko la kuhifadhi nishati. Kwa kuwa superconductors wana upinzani wa sifuri, itawezekana kuhifadhi nishati katika nyaya za umeme, ambapo huzunguka mpaka inahitajika.

Kuwa makini na shauku hii

Walakini, matarajio haya angavu sio wazi kabisa, kwani wanasayansi bado hawajathibitisha kuwa hidrojeni ya metali ni thabiti chini ya hali ya kawaida ya shinikizo na joto. Wawakilishi wa jumuiya ya kisayansi, ambao wamefikiwa na vyombo vya habari kwa maoni, wana shaka au, bora, wamehifadhiwa. Nakala ya kawaida ni kurudia jaribio, kwa sababu mafanikio ya mtu anayedhaniwa ni ... ni mafanikio tu.

Kwa sasa, kipande kidogo cha chuma kinaweza kuonekana tu nyuma ya mianzi miwili ya almasi iliyotajwa hapo juu, ambayo ilitumiwa kukandamiza hidrojeni kioevu kwenye joto chini ya kufungia. Je, utabiri wa Prof. Silvera na wenzake watafanya kazi kweli? Wacha tuone katika siku za usoni jinsi wajaribio wanakusudia kupunguza polepole shinikizo na kuongeza joto la sampuli ili kujua. Na kwa kufanya hivyo, wanatumai kuwa hidrojeni…haitayeyuka.