O hidrogênio metálico mudará a face da tecnologia - até que evapore
Nas forjas do século XNUMX, nem aço nem titânio ou ligas de elementos de terras raras são forjados. Nas bigornas de diamante de hoje com um brilho metálico brilhou o que ainda conhecemos como o mais indescritível dos gases ...
O hidrogênio na tabela periódica está no topo do primeiro grupo, que inclui apenas metais alcalinos, ou seja, lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e frâncio. Não surpreendentemente, os cientistas há muito se perguntam se também tem sua forma metálica. Em 1935, Eugene Wigner e Hillard Bell Huntington foram os primeiros a propor condições sob as quais hidrogênio pode se tornar metálico. Em 1996, os físicos americanos William Nellis, Arthur Mitchell e Samuel Weir, do Lawrence Livermore National Laboratory, relataram que o hidrogênio havia sido produzido acidentalmente no estado metálico usando uma pistola de gás. Em outubro de 2016, Ranga Diaz e Isaac Silvera anunciaram que conseguiram obter hidrogênio metálico a uma pressão de 495 GPa (aproximadamente 5 × 106 atm) e a uma temperatura de 5,5 K em uma câmara de diamante. No entanto, o experimento não foi repetido pelos autores e não foi confirmado independentemente. como resultado, parte da comunidade científica questiona as conclusões formuladas.
Há sugestões de que o hidrogênio metálico pode estar na forma líquida sob alta pressão gravitacional. dentro de planetas de gás gigantescomo Júpiter e Saturno.
No final de janeiro deste ano, um grupo de prof. Isaac Silveri, da Universidade de Harvard, relatou que o hidrogênio metálico havia sido produzido em laboratório. Eles submeteram a amostra a uma pressão de 495 GPa em "bigornas" de diamante, cujas moléculas formam o gás H2 desintegrado, e uma estrutura metálica formada a partir de átomos de hidrogênio. Segundo os autores do experimento, a estrutura resultante metaestávelo que significa que permanece metálico mesmo depois que a pressão extrema cessou.
Além disso, segundo os cientistas, o hidrogênio metálico seria supercondutor de alta temperatura. Em 1968, Neil Ashcroft, físico da Universidade de Cornell, previu que a fase metálica do hidrogênio poderia ser supercondutora, ou seja, conduzir eletricidade sem perda de calor e em temperaturas bem acima de 0°C. Isso por si só economizaria um terço da eletricidade que hoje se perde na transmissão e como resultado do aquecimento de todos os dispositivos eletrônicos.
Sob pressão normal em estado gasoso, líquido e sólido (o hidrogênio condensa a 20 K e solidifica a 14 K) esse elemento não conduz eletricidade porque os átomos de hidrogênio se combinam em pares moleculares e trocam seus elétrons. Portanto, não há elétrons livres suficientes, que nos metais formam uma banda de condução e são portadores de corrente. Apenas uma forte compressão do hidrogênio para destruir as ligações entre os átomos teoricamente libera elétrons e torna o hidrogênio um condutor de eletricidade e até mesmo um supercondutor.
Hidrogênio comprimido em forma metálica entre diamantes
Uma nova forma de hidrogênio também poderia servir combustível de foguete com desempenho excepcional. “É preciso muita energia para produzir hidrogênio metálico”, explica o professor. Prata. “Quando essa forma de hidrogênio é convertida em gás molecular, muita energia é liberada, tornando-o o motor de foguete mais poderoso conhecido pela humanidade”.
O impulso específico de um motor funcionando com esse combustível será de 1700 segundos. Atualmente, hidrogênio e oxigênio são comumente usados, e o impulso específico desses motores é de 450 segundos. Segundo o cientista, o novo combustível permitirá que nossa espaçonave alcance a órbita com um foguete de estágio único com uma carga útil maior e que alcance outros planetas.
Por sua vez, um supercondutor de hidrogênio metálico operando em temperatura ambiente possibilitaria a construção de sistemas de transporte de alta velocidade usando levitação magnética, aumentaria a eficiência dos veículos elétricos e a eficiência de muitos dispositivos eletrônicos. Haverá também uma revolução no mercado de armazenamento de energia. Como os supercondutores têm resistência zero, seria possível armazenar energia em circuitos elétricos onde ela circula até ser necessária.
Cuidado com esse entusiasmo
No entanto, essas perspectivas brilhantes não são totalmente claras, pois os cientistas ainda precisam verificar se o hidrogênio metálico é estável sob condições normais de pressão e temperatura. Representantes da comunidade científica, que foram abordados pela mídia para comentar, estão céticos ou, na melhor das hipóteses, reservados. O postulado mais comum é repetir o experimento, porque um suposto sucesso é... apenas um suposto sucesso.
No momento, um pequeno pedaço de metal só pode ser visto atrás das duas bigornas de diamante mencionadas anteriormente, que foram usadas para comprimir hidrogênio líquido em temperaturas bem abaixo de zero. É a previsão do prof. Será que Silvera e seus colegas realmente funcionarão? Vamos ver em um futuro próximo como os experimentadores pretendem reduzir gradualmente a pressão e aumentar a temperatura da amostra para descobrir. E ao fazer isso, eles esperam que o hidrogênio simplesmente... não evapore.
