Metāliskais ūdeņradis mainīs tehnoloģiju seju – līdz tas iztvaiko
XNUMX. gadsimta kalumos netiek kalts ne tērauds, ne pat titāns vai retzemju elementu sakausējumi. Mūsdienu dimanta laktās ar metālisku spīdumu mirdzēja tas, ko mēs joprojām pazīstam kā visnetveramāko no gāzēm...
Ūdeņradis periodiskajā tabulā ir pirmās grupas augšgalā, kurā ietilpst tikai sārmu metāli, tas ir, litijs, nātrijs, kālijs, rubīdijs, cēzijs un francijs. Nav pārsteidzoši, ka zinātnieki jau sen ir domājuši, vai tam ir arī metāliska forma. 1935. gadā Jūdžins Vīgners un Hilards Bells Hantingtons bija pirmie, kas ierosināja nosacījumus, saskaņā ar kuriem ūdeņradis var kļūt metālisks. 1996. gadā amerikāņu fiziķi Viljams Nelliss, Arturs Mičels un Semjuels Veirs Lorensa Livermoras Nacionālajā laboratorijā ziņoja, ka ūdeņradis nejauši tika iegūts metāliskā stāvoklī, izmantojot gāzes pistoli. 2016. gada oktobrī Ranga Diaza un Īzaks Silvera paziņoja, ka viņiem ir izdevies iegūt metālisku ūdeņradi ar spiedienu 495 GPa (aptuveni 5 × 106 atm) un 5,5 K temperatūrā dimanta kamerā. Tomēr eksperimentu autori neatkārtoja, un tas netika neatkarīgi apstiprināts. rezultātā daļa zinātnieku apšauba formulētos secinājumus.
Pastāv pieņēmumi, ka metāliskais ūdeņradis var būt šķidrā veidā zem augsta gravitācijas spiediena. milzu gāzes planētu iekšpusēkā Jupiters un Saturns.
Šī gada janvāra beigās grupa prof. Īzaks Silveri no Hārvardas universitātes ziņoja, ka laboratorijā tika ražots metāliskais ūdeņradis. Viņi pakļāva paraugu 495 GPa spiedienam dimanta "laktās", kuru molekulas veido gāzi H2 sabruka, un no ūdeņraža atomiem izveidojās metāla struktūra. Pēc eksperimenta autoru domām, iegūtā struktūra metastabilstas nozīmē, ka tas paliek metālisks pat pēc ārkārtējā spiediena pārtraukšanas.
Turklāt, pēc zinātnieku domām, metāliskais ūdeņradis būtu augstas temperatūras supravadītājs. 1968. gadā Nīls Eškrofts, Kornela universitātes fiziķis, prognozēja, ka ūdeņraža metāliskā fāze var būt supravadoša, tas ir, vadīt elektrību bez siltuma zudumiem un temperatūrā, kas krietni pārsniedz 0°C. Tas vien ļautu ietaupīt trešdaļu no elektroenerģijas, kas mūsdienās tiek zaudēta pārvadē un visu elektronisko ierīču sildīšanas rezultātā.
Normālā spiedienā gāzveida, šķidrā un cietā stāvoklī (ūdeņradis kondensējas pie 20K un sacietē pie 14K) šis elements nevada elektrību, jo ūdeņraža atomi apvienojas molekulāros pāros un apmainās ar elektroniem. Tāpēc nav pietiekami daudz brīvo elektronu, kas metālos veido vadīšanas joslu un ir strāvas nesēji. Tikai spēcīga ūdeņraža saspiešana, lai iznīcinātu saites starp atomiem, teorētiski atbrīvo elektronus un padara ūdeņradi par elektrības vadītāju un pat supravadītāju.
Ūdeņradis saspiests metāliskā formā starp dimantiem
Var kalpot arī jauna ūdeņraža forma raķešu degviela ar izcilu veiktspēju. "Metāliskā ūdeņraža ražošanai nepieciešams milzīgs enerģijas daudzums," skaidro profesors. Sudrabs. "Kad šī ūdeņraža forma tiek pārveidota par molekulāro gāzi, izdalās daudz enerģijas, padarot to par jaudīgāko raķešu dzinēju, kāds zināms cilvēcei."
Ar šo degvielu darbināma dzinēja īpašais impulss būs 1700 sekundes. Šobrīd parasti tiek izmantots ūdeņradis un skābeklis, un šādu dzinēju īpatnējais impulss ir 450 sekundes. Pēc zinātnieka domām, jaunā degviela ļaus mūsu kosmosa kuģiem sasniegt orbītu ar vienpakāpes raķeti ar lielāku kravnesību un ļaus tai sasniegt citas planētas.
Savukārt metālisks ūdeņraža supravadītājs, kas darbojas istabas temperatūrā, ļautu būvēt ātrgaitas transporta sistēmas, izmantojot magnētisko levitāciju, paaugstinātu elektrisko transportlīdzekļu efektivitāti un daudzu elektronisko ierīču efektivitāti. Revolūcija notiks arī enerģijas uzglabāšanas tirgū. Tā kā supravadītājiem ir nulles pretestība, būtu iespējams uzkrāt enerģiju elektriskajās ķēdēs, kur tā cirkulē līdz nepieciešamībai.
Esiet uzmanīgi ar šo entuziasmu
Tomēr šīs spilgtās izredzes nav pilnīgi skaidras, jo zinātniekiem vēl ir jāpārbauda, vai metāliskais ūdeņradis ir stabils normālos spiediena un temperatūras apstākļos. Zinātniskās sabiedrības pārstāvji, kurus mediji ir uzrunājuši komentāriem, ir skeptiski vai labākajā gadījumā atturīgi. Visizplatītākais postulāts ir eksperimenta atkārtošana, jo viens šķietams panākums ir... tikai šķietams panākums.
Šobrīd neliels metāla gabals redzams tikai aiz iepriekš minētajām divām dimanta laktām, kas tika izmantotas šķidrā ūdeņraža saspiešanai temperatūrā, kas ir krietni zem sasalšanas. Vai pareģojums prof. Vai tiešām Silvera un viņa kolēģi strādās? Redzēsim tuvākajā nākotnē, kā eksperimentētāji plāno pakāpeniski samazināt spiedienu un paaugstināt parauga temperatūru, lai to noskaidrotu. Un, to darot, viņi cer, ka ūdeņradis vienkārši… neiztvaiko.
