Метални водоник ће променити лице технологије – све док не испари

У ковачницама КСНУМКС века не ковају се ни челик, па чак ни титанијум или легуре ретких земних елемената. У данашњим дијамантским наковњама са металним сјајем сијало је оно што још увек знамо као најнеухватљивији гас...

Водоник у периодном систему налази се на врху прве групе, која укључује само алкалне метале, односно литијум, натријум, калијум, рубидијум, цезијум и францијум. Није изненађујуће да су се научници дуго питали да ли и она има свој метални облик. Године 1935. Јуџин Вигнер и Хилард Бел Хантингтон су први предложили услове под којима водоник може постати металан. Године 1996. амерички физичари Вилијам Нелис, Артур Мичел и Семјуел Вир из Националне лабораторије Лоренс Ливермор известили су да је водоник случајно произведен у металном стању помоћу гасног пиштоља. У октобру 2016, Ранга Диаз и Исаац Силвера објавили су да су успели да добију метални водоник под притиском од 495 ГПа (приближно 5 × 10⁶ атм) и на температури од 5,5 К у дијамантској комори. Међутим, аутори нису поновили експеримент и нису га независно потврдили. услед чега део научне заједнице доводи у питање формулисане закључке.

Постоје сугестије да метални водоник може бити у течном облику под високим гравитационим притиском. унутар џиновских гасних планетапопут Јупитера и Сатурна.

Крајем јануара ове године група проф. Исак Силвери са Универзитета Харвард известио је да је метални водоник произведен у лабораторији. Узорак су подвргли притиску од 495 ГПа у дијамантским „наковњима“, чији молекули формирају гас Х.₂ дезинтегрисала, а метална структура је настала од атома водоника. Према ауторима експеримента, резултујућа структура метастабиланшто значи да остаје металан чак и након што престане екстремни притисак.

Поред тога, према научницима, метални водоник би био високотемпературни суперпроводник. Године 1968. Нил Ешкрофт, физичар са Универзитета Корнел, предвидео је да би метална фаза водоника могла бити суперпроводљива, односно да спроводи електричну енергију без икаквих топлотних губитака и на температурама знатно изнад 0°Ц. Само тиме би се уштедела трећина електричне енергије која се данас губи у преносу и као резултат загревања свих електронских уређаја.

Под нормалним притиском у гасовитом, течном и чврстом стању (водоник се кондензује на 20 К и очвршћава на 14 К), овај елемент не проводи струју јер се атоми водоника спајају у молекуларне парове и размењују своје електроне. Због тога нема довољно слободних електрона, који у металима формирају проводни појас и носиоци су струје. Само јака компресија водоника да би се уништиле везе између атома теоретски ослобађа електроне и чини водоник проводником струје, па чак и суперпроводником.

Водоник компримован у метални облик између дијаманата

Нови облик водоника би такође могао да послужи ракетно гориво са изузетним перформансама. „За производњу металног водоника потребна је огромна количина енергије“, објашњава професор. Сребро. „Када се овај облик водоника претвори у молекуларни гас, ослобађа се много енергије, што га чини најмоћнијим ракетним мотором познатим човечанству.

Специфични импулс мотора који ради на ово гориво биће 1700 секунди. Тренутно се најчешће користе водоник и кисеоник, а специфични импулс таквих мотора је 450 секунди. Према речима научника, ново гориво ће омогућити да наша свемирска летелица стигне у орбиту са једностепеном ракетом веће носивости и омогућити јој да стигне до других планета.

Заузврат, метални водонични суперпроводник који ради на собној температури омогућио би изградњу брзих транспортних система помоћу магнетне левитације, повећао би ефикасност електричних возила и ефикасност многих електронских уређаја. Такође ће доћи до револуције на тржишту складиштења енергије. Пошто суперпроводници имају нула отпора, било би могуће да се енергија складишти у електричним колима, где она циркулише док не буде потребна.

Будите опрезни са овим ентузијазмом

Међутим, ови светли изгледи нису сасвим јасни, јер научници тек треба да потврде да је метални водоник стабилан у нормалним условима притиска и температуре. Представници научне заједнице, којима су се медији обраћали за коментар, скептични су или, у најбољем случају, уздржани. Најчешћи постулат је понављање експеримента, јер један наводни успех је... само наводни успех.

У овом тренутку, мали комад метала се може видети само иза поменута два дијамантска наковња, који су коришћени за компресију течног водоника на температурама знатно испод нуле. Да ли је предвиђање проф. Хоће ли Силвера и његове колеге заиста радити? Да видимо у блиској будућности како експериментатори намеравају да постепено смање притисак и повећају температуру узорка да би сазнали. И притом се надају да водоник само... неће испарити.