El hidrógeno metálico cambiará el rostro de la tecnología, hasta que se evapore
En las forjas del siglo XIX no se forja ni acero ni siquiera titanio o aleaciones de elementos de tierras raras. En los yunques de diamante de hoy con un brillo metálico brillaba lo que todavía conocemos como el más esquivo de los gases...
El hidrógeno en la tabla periódica está en la parte superior del primer grupo, que incluye solo metales alcalinos, es decir, litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio. No es sorprendente que los científicos se hayan preguntado durante mucho tiempo si también tiene su forma metálica. En 1935, Eugene Wigner y Hillard Bell Huntington fueron los primeros en proponer condiciones bajo las cuales el hidrógeno puede volverse metálico. En 1996, los físicos estadounidenses William Nellis, Arthur Mitchell y Samuel Weir del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore informaron que accidentalmente se había producido hidrógeno en estado metálico usando una pistola de gas. En octubre de 2016, Ranga Diaz e Isaac Silvera anunciaron que habían logrado obtener hidrógeno metálico a una presión de 495 GPa (aproximadamente 5 × 106 atm) y a una temperatura de 5,5 K en una cámara de diamante. Sin embargo, el experimento no fue repetido por los autores y no fue confirmado de forma independiente. como resultado, parte de la comunidad científica cuestiona las conclusiones formuladas.
Hay sugerencias de que el hidrógeno metálico puede estar en forma líquida bajo una alta presión gravitacional. dentro de planetas gaseosos gigantescomo Júpiter y Saturno.
A finales de enero de este año, un grupo del prof. Isaac Silveri de la Universidad de Harvard informó que se había producido hidrógeno metálico en el laboratorio. Sometieron la muestra a una presión de 495 GPa en "yunques" de diamante, cuyas moléculas forman el gas H2 se desintegró y se formó una estructura metálica a partir de átomos de hidrógeno. Según los autores del experimento, la estructura resultante metaestablelo que significa que permanece metálico incluso después de que haya cesado la presión extrema.
Además, según los científicos, el hidrógeno metálico sería superconductor de alta temperatura. En 1968, Neil Ashcroft, físico de la Universidad de Cornell, predijo que la fase metálica del hidrógeno podría ser superconductora, es decir, conducir la electricidad sin pérdida de calor y a temperaturas muy por encima de los 0 °C. Esto solo ahorraría un tercio de la electricidad que se pierde hoy en día en la transmisión y como resultado del calentamiento de todos los dispositivos electrónicos.
A presión normal en estado gaseoso, líquido y sólido (el hidrógeno se condensa a 20 K y se solidifica a 14 K), este elemento no conduce la electricidad porque los átomos de hidrógeno se combinan en pares moleculares e intercambian sus electrones. Por lo tanto, no hay suficientes electrones libres, que en los metales forman una banda de conducción y son portadores de corriente. Solo una fuerte compresión de hidrógeno para destruir los enlaces entre los átomos teóricamente libera electrones y convierte al hidrógeno en un conductor de electricidad e incluso en un superconductor.
Hidrógeno comprimido en forma metálica entre diamantes
Una nueva forma de hidrógeno también podría servir combustible para cohetes con un rendimiento excepcional. “Se necesita una gran cantidad de energía para producir hidrógeno metálico”, explica el profesor. Plata. "Cuando esta forma de hidrógeno se convierte en un gas molecular, se libera mucha energía, lo que lo convierte en el motor de cohete más poderoso conocido por la humanidad".
El impulso específico de un motor que funcione con este combustible será de 1700 segundos. En la actualidad, se utilizan comúnmente hidrógeno y oxígeno, y el impulso específico de dichos motores es de 450 segundos. Según el científico, el nuevo combustible permitirá que nuestra nave espacial llegue a la órbita con un cohete de una sola etapa con una carga útil más grande y le permitirá llegar a otros planetas.
A su vez, un superconductor de hidrógeno metálico operando a temperatura ambiente permitiría construir sistemas de transporte de alta velocidad mediante levitación magnética, aumentaría la eficiencia de los vehículos eléctricos y la eficiencia de muchos dispositivos electrónicos. También habrá una revolución en el mercado del almacenamiento de energía. Dado que los superconductores tienen resistencia cero, sería posible almacenar energía en circuitos eléctricos donde circula hasta que se necesite.
Cuidado con este entusiasmo
Sin embargo, estas brillantes perspectivas no están del todo claras, ya que los científicos aún tienen que verificar que el hidrógeno metálico sea estable en condiciones normales de presión y temperatura. Los representantes de la comunidad científica, a quienes los medios de comunicación se han acercado para hacer comentarios, se muestran escépticos o, en el mejor de los casos, reservados. El postulado más común es repetir el experimento, porque un supuesto éxito es... sólo un supuesto éxito.
Por el momento, solo se puede ver una pequeña pieza de metal detrás de los dos yunques de diamante antes mencionados, que se usaron para comprimir hidrógeno líquido a temperaturas muy por debajo del punto de congelación. Es la predicción del prof. ¿Silvera y sus compañeros realmente trabajarán? Veamos en un futuro cercano cómo los experimentadores pretenden reducir gradualmente la presión y aumentar la temperatura de la muestra para averiguarlo. Y al hacerlo, esperan que el hidrógeno simplemente... no se evapore.
