هیدروژن فلزی چهره فناوری را تغییر خواهد داد - تا زمانی که تبخیر شود
در فورجه های قرن XNUMX، نه فولاد و نه حتی تیتانیوم یا آلیاژهای عناصر کمیاب خاکی ساخته نمی شود. در سندان های الماس امروزی با درخشش فلزی چیزی می درخشید که هنوز به عنوان گریزان ترین گازها می شناسیم ...
هیدروژن در جدول تناوبی در بالای گروه اول قرار دارد که فقط شامل فلزات قلیایی یعنی لیتیوم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم، سزیم و فرانسیم است. جای تعجب نیست که دانشمندان مدتهاست به این فکر می کردند که آیا آن نیز شکل فلزی خود را دارد یا خیر. در سال 1935، یوجین ویگنر و هیلارد بل هانتینگتون اولین کسانی بودند که شرایطی را پیشنهاد کردند که تحت آن هیدروژن می تواند فلزی شود. در سال 1996، فیزیکدانان آمریکایی ویلیام نلیس، آرتور میچل و ساموئل ویر در آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور گزارش دادند که هیدروژن به طور تصادفی در حالت فلزی با استفاده از یک تفنگ گازی تولید شده است. در اکتبر 2016، Ranga Diaz و Isaac Silvera اعلام کردند که موفق به بدست آوردن هیدروژن فلزی در فشار 495 GPa (تقریباً 5×10) شده اند.6 atm) و در دمای 5,5 کلوین در یک محفظه الماس. با این حال، آزمایش توسط نویسندگان تکرار نشد و به طور مستقل تأیید نشد. در نتیجه، بخشی از جامعه علمی نتایج فرموله شده را زیر سوال می برد.
پیشنهاداتی وجود دارد که هیدروژن فلزی ممکن است تحت فشار گرانشی بالا به شکل مایع باشد. درون سیارات گازی غول پیکرمانند مشتری و زحل.
در پایان دی ماه سال جاری، گروهی از پروفسور. ایزاک سیلوری از دانشگاه هاروارد گزارش داد که هیدروژن فلزی در آزمایشگاه تولید شده است. آنها نمونه را تحت فشار 495 گیگا پاسکال در سندان های الماسی قرار دادند که مولکول های آن گاز H را تشکیل می دهند.2 متلاشی شد و یک ساختار فلزی از اتم های هیدروژن تشکیل شد. به گفته نویسندگان آزمایش، ساختار حاصل غیر پایداربه این معنی که حتی پس از پایان فشار شدید فلزی باقی می ماند.
علاوه بر این، به گفته دانشمندان، هیدروژن فلزی خواهد بود ابررسانا با دمای بالا. در سال 1968، نیل اشکرافت، فیزیکدان دانشگاه کرنل، پیش‌بینی کرد که فاز فلزی هیدروژن می‌تواند ابررسانا باشد، یعنی الکتریسیته را بدون اتلاف حرارت و در دماهای بسیار بالاتر از 0 درجه سانتی‌گراد هدایت کند. این به تنهایی باعث صرفه جویی یک سوم برقی می شود که امروزه در انتقال و در نتیجه گرم شدن تمام وسایل الکترونیکی از دست می رود.
این عنصر تحت فشار معمولی در حالت گاز، مایع و جامد (هیدروژن در 20 کلوین متراکم می شود و در دمای 14 کلوین جامد می شود)، این عنصر الکتریسیته را هدایت نمی کند، زیرا اتم های هیدروژن به صورت جفت مولکولی ترکیب می شوند و الکترون های خود را مبادله می کنند. بنابراین، الکترون های آزاد به اندازه کافی وجود ندارد، که در فلزات یک نوار رسانایی تشکیل می دهند و حامل جریان هستند. فقط یک فشرده سازی قوی هیدروژن به منظور از بین بردن پیوندهای بین اتم ها از نظر تئوری الکترون ها را آزاد می کند و هیدروژن را به یک رسانای الکتریسیته و حتی یک ابررسانا تبدیل می کند.
هیدروژن به شکل فلزی بین الماس فشرده شده است
شکل جدیدی از هیدروژن نیز می تواند مفید باشد سوخت موشک با عملکرد استثنایی. پروفسور توضیح می دهد: «برای تولید هیدروژن فلزی انرژی زیادی لازم است. نقره. وقتی این شکل از هیدروژن به گاز مولکولی تبدیل می‌شود، انرژی زیادی آزاد می‌شود که آن را به قوی‌ترین موتور موشکی شناخته شده برای بشر تبدیل می‌کند.»
ضربه خاص موتوری که با این سوخت کار می کند 1700 ثانیه خواهد بود. در حال حاضر معمولاً از هیدروژن و اکسیژن استفاده می شود و ضربه خاص چنین موتورهایی 450 ثانیه است. به گفته این دانشمند، سوخت جدید به فضاپیمای ما اجازه می دهد تا با یک موشک تک مرحله ای با محموله بزرگتر به مدار برسد و به سیارات دیگر برسد.
به نوبه خود، یک ابررسانای هیدروژن فلزی که در دمای اتاق کار می کند، ساخت سیستم های حمل و نقل با سرعت بالا را با استفاده از شناور مغناطیسی ممکن می کند، کارایی وسایل نقلیه الکتریکی و کارایی بسیاری از دستگاه های الکترونیکی را افزایش می دهد. همچنین انقلابی در بازار ذخیره سازی انرژی رخ خواهد داد. از آنجایی که ابررساناها مقاومت صفر دارند، می‌توان انرژی را در مدارهای الکتریکی ذخیره کرد، جایی که تا زمانی که نیاز باشد در گردش است.
مراقب این اشتیاق باشید
با این حال، این چشم اندازهای روشن کاملاً روشن نیست، زیرا دانشمندان هنوز ثابت نکرده اند که هیدروژن فلزی در شرایط عادی فشار و دما پایدار است. نمایندگان جامعه علمی که رسانه ها برای اظهار نظر به آنها مراجعه کرده اند، تردید دارند یا در بهترین حالت محتاط هستند. رایج ترین فرض تکرار آزمایش است، زیرا یک موفقیت فرضی... فقط یک موفقیت فرضی است.
در حال حاضر، تنها یک تکه فلز کوچک در پشت دو سندان الماسی فوق الذکر دیده می شود که برای فشرده سازی هیدروژن مایع در دماهای بسیار زیر صفر استفاده می شد. آیا پیش بینی پروفسور است. آیا سیلورا و همکارانش واقعاً کار خواهند کرد؟ بیایید در آینده نزدیک ببینیم که چگونه آزمایشگران قصد دارند به تدریج فشار را کاهش دهند و دمای نمونه را افزایش دهند تا متوجه شوند. و با انجام این کار، آنها امیدوارند که هیدروژن فقط... تبخیر نشود.
