ไฮโดรเจนที่เป็นโลหะจะเปลี่ยนโฉมหน้าของเทคโนโลยี - จนกว่าจะระเหยไป
ในการหลอมของศตวรรษที่ XNUMX ไม่มีการปลอมแปลงเหล็กกล้าหรือไททาเนียมหรือโลหะผสมของธาตุหายาก ในทั่งเพชรในปัจจุบันที่มีความแวววาวของโลหะส่องสิ่งที่เรายังรู้จักว่าเป็นก๊าซที่เข้าใจยากที่สุด ...
ไฮโดรเจนในตารางธาตุจะอยู่ด้านบนสุดของกลุ่มแรก ซึ่งรวมถึงโลหะอัลคาไลเท่านั้น นั่นคือ ลิเธียม โซเดียม โพแทสเซียม รูบิเดียม ซีเซียม และแฟรนเซียม ไม่น่าแปลกใจที่นักวิทยาศาสตร์สงสัยมานานแล้วว่ามีรูปร่างเหมือนโลหะหรือไม่ ในปี ค.ศ. 1935 ยูจีน วิกเนอร์และฮิลลาร์ด เบลล์ ฮันติงตันเป็นคนแรกที่เสนอเงื่อนไขตามนั้น ไฮโดรเจนกลายเป็นโลหะได้. ในปี 1996 นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน William Nellis, Arthur Mitchell และ Samuel Weir ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Livermore รายงานว่าไฮโดรเจนถูกผลิตขึ้นโดยไม่ได้ตั้งใจในสถานะโลหะโดยใช้ปืนแก๊ส ในเดือนตุลาคม 2016 Ranga Diaz และ Isaac Silvera ประกาศว่าพวกเขาประสบความสำเร็จในการรับไฮโดรเจนจากโลหะที่ความดัน 495 GPa (ประมาณ 5 × 106 atm) และที่อุณหภูมิ 5,5 K ในห้องเพชร อย่างไรก็ตาม ผู้เขียนไม่ได้ทำการทดลองซ้ำและไม่ได้รับการยืนยันโดยอิสระ เป็นผลให้ส่วนหนึ่งของชุมชนวิทยาศาสตร์ตั้งคำถามถึงข้อสรุปที่กำหนด
มีข้อเสนอแนะว่าโลหะไฮโดรเจนอาจอยู่ในรูปของเหลวภายใต้ความกดดันสูงโน้มถ่วง ภายในดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์เช่นดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์
เมื่อปลายเดือนมกราคมปีนี้ คณะศาสตราจารย์ Isaac Silveri จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดรายงานว่ามีการผลิตไฮโดรเจนจากโลหะในห้องปฏิบัติการ พวกเขาทดสอบตัวอย่างด้วยแรงดัน 495 GPa ใน "ทั่ง" ของเพชรซึ่งเป็นโมเลกุลของก๊าซ H2 สลายตัวและโครงสร้างโลหะที่เกิดจากอะตอมไฮโดรเจน ตามที่ผู้เขียนของการทดลองโครงสร้างผลลัพธ์ metastableซึ่งหมายความว่ายังคงเป็นโลหะแม้หลังจากที่แรงดันสุดขั้วได้หยุดลงแล้ว
นอกจากนี้ตามที่นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าไฮโดรเจนของโลหะจะเป็น ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง. ในปี 1968 Neil Ashcroft นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Cornell คาดการณ์ว่าเฟสโลหะของไฮโดรเจนอาจเป็นตัวนำยิ่งยวด กล่าวคือ นำไฟฟ้าโดยไม่สูญเสียความร้อนและที่อุณหภูมิสูงกว่า 0 องศาเซลเซียส วิธีนี้จะช่วยประหยัดไฟฟ้าได้หนึ่งในสามที่สูญเสียไปในปัจจุบันจากระบบส่งกำลังและเป็นผลมาจากความร้อนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด
ภายใต้ความดันปกติในสถานะก๊าซ ของเหลว และของแข็ง (ไฮโดรเจนควบแน่นที่ 20 K และแข็งตัวที่ 14 K) องค์ประกอบนี้จะไม่นำไฟฟ้าเนื่องจากอะตอมของไฮโดรเจนรวมกันเป็นคู่โมเลกุลและแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนของพวกมัน ดังนั้นจึงมีอิเล็กตรอนอิสระไม่เพียงพอซึ่งในโลหะก่อให้เกิดแถบการนำไฟฟ้าและเป็นพาหะในปัจจุบัน มีเพียงการบีบอัดไฮโดรเจนอย่างแรงเพื่อทำลายพันธะระหว่างอะตอมในทางทฤษฎีจะปล่อยอิเล็กตรอนและทำให้ไฮโดรเจนเป็นตัวนำไฟฟ้าและแม้แต่ตัวนำยิ่งยวด
ไฮโดรเจนถูกบีบอัดให้เป็นรูปทรงโลหะระหว่างเพชร
ไฮโดรเจนรูปแบบใหม่ก็สามารถให้บริการได้เช่นกัน เชื้อเพลิงจรวดพร้อมสมรรถนะที่เหนือชั้น. "ต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการผลิตไฮโดรเจนที่เป็นโลหะ" ศาสตราจารย์อธิบาย เงิน. "เมื่อไฮโดรเจนรูปแบบนี้ถูกแปลงเป็นก๊าซโมเลกุล จะมีการปล่อยพลังงานออกมาเป็นจำนวนมาก ทำให้เป็นเครื่องยนต์จรวดที่ทรงพลังที่สุดที่มนุษย์รู้จัก"
แรงกระตุ้นจำเพาะของเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงนี้จะอยู่ที่ 1700 วินาที ปัจจุบันมีการใช้ไฮโดรเจนและออกซิเจนโดยปกติ และแรงกระตุ้นจำเพาะของเครื่องยนต์ดังกล่าวคือ 450 วินาที นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าเชื้อเพลิงชนิดใหม่นี้จะทำให้ยานอวกาศของเราสามารถโคจรรอบวงโคจรได้ด้วยจรวดแบบขั้นตอนเดียวที่มีน้ำหนักบรรทุกที่มากขึ้น และปล่อยให้ไปถึงดาวเคราะห์ดวงอื่นได้
ในทางกลับกัน ตัวนำยิ่งยวดโลหะไฮโดรเจนที่ทำงานที่อุณหภูมิห้องจะทำให้สามารถสร้างระบบขนส่งความเร็วสูงโดยใช้การลอยด้วยแม่เหล็ก ซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพของยานพาหนะไฟฟ้าและประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมาก นอกจากนี้ยังมีการปฏิวัติในตลาดการจัดเก็บพลังงานอีกด้วย เนื่องจากตัวนำยิ่งยวดมีความต้านทานเป็นศูนย์ จึงเป็นไปได้ที่จะเก็บพลังงานไว้ในวงจรไฟฟ้า ซึ่งจะหมุนเวียนไปจนกว่าจะจำเป็น
ระวังความกระตือรือร้นนี้ไว้
อย่างไรก็ตาม แนวโน้มที่สดใสเหล่านี้ยังไม่ชัดเจนนัก เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้ตรวจสอบว่าไฮโดรเจนของโลหะมีความเสถียรภายใต้สภาวะปกติของความดันและอุณหภูมิ ตัวแทนของชุมชนวิทยาศาสตร์ซึ่งได้รับการติดต่อจากสื่อเพื่อแสดงความคิดเห็น มีข้อสงสัยหรืออย่างดีที่สุดสงวนไว้ สมมุติฐานที่พบบ่อยที่สุดคือการทำการทดลองซ้ำ เพราะความสำเร็จที่คาดว่าน่าจะ... เป็นความสำเร็จที่คาดคะเน
ในขณะนี้ สามารถเห็นโลหะชิ้นเล็กๆ ได้เฉพาะด้านหลังทั่งเพชรสองอันที่กล่าวมา ซึ่งใช้ในการอัดไฮโดรเจนเหลวที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง เป็นคำทำนายของ ศ. Silvera และเพื่อนร่วมงานของเขาจะทำงานได้จริงหรือ เรามาดูกันว่าในอนาคตอันใกล้นี้ผู้ทดลองตั้งใจจะค่อยๆ ลดความดันและเพิ่มอุณหภูมิของตัวอย่างอย่างไรเพื่อหาคำตอบ และในการทำเช่นนั้น พวกเขาหวังว่าไฮโดรเจน... จะไม่ระเหยไป
