Вчені вдалося створити металевий водень

Дослідники з Гарвардського університету (США) вперше змогли отримати металевий водень в лабораторії при низьких температурах. Для цього вони мали створити тиск вище, ніж в центрі Землі. Хоча металевий водень був прогнозований майже століття тому, виняткові труднощі в отриманні цього матеріалу давно зробили його непристойним сон.


У першій половині XX століття показали, що звичайний водень, який існує у вигляді молекул діатомії, з підвищенням тиску, поступово втратить молекулярну структуру. Його молекули просто згорнуть, щоб сформувати набагато більш щільну анатомію водню в твердій фазі. Цей матеріал, який поширений в інтер'єрі Юпітера, має ряд унікальних властивостей, які роблять його надзвичайно перспективним. Він повинен бути хорошим провідником, можливо навіть суперпровідником. І, наприклад, розплавлення металевого водню слід звільнити 21 разів більше енергії, ніж горіння кілограма того ж водню в кисневому стані. В теорії це робить його відмінним ракетним паливом, на основі якого можна побудувати одноступеневі ракети і запустити велику навантаження на помірно-розмірну ракету в космос. Але для того, щоб зробити все це, ви повинні отримати водню першим. Довгий час створення необхідного тиску для отримання його можливо тільки за допомогою алмазних анвілей з лазерним нагрівом і ущільненням. Часто вимірювалася температура в тисячах градусів - навіть коли вони отримали металевий водень, дослідники відразу втратили його після мілісекунду. Виміряйте металеві властивості при низькій температурі надійно не вдалося.





Цього разу науковці оптимізували діамантову авілу для виробництва металевого водню при низьких температурах. Анвіл складається з двох конічних синтетичних діамантів. Щоб видалити дефекти в діамантах (при збільшенні тиску), вони шліфувалися діамантами. Крім того, вони покривають шаром алюміни. З його допомогою можна заблокувати дифузію водню при високих тисках всередині анальних діамантів.

Дифузний водень швидко створює дефекти в діамантах, які роблять їх крихкими, а подальше стиснення водню призводить до їх руйнування. Після модифікації алмазна анвіальна клітина була використана для виробництва металевого водню при температурі 5,5 кельвіна і тиску 495 гigapascals. Це майже п'ять мільйонів разів вище атмосферних. 5.5 Келвін запис низької температури для такого тиску. Спектроскопічний аналіз показав, що водень в новому матеріалі знаходиться в атомному стані, а його щільність відповідає металевому водню.

На сьогоднішній день водень отримав в дуже малих кількостях, за допомогою яких вдалося уточнити тільки наявність металевих властивостей і високу рефлекторність - це відображення близько 0.91 електромагнітного випромінювання, що падає на неї. Однак в майбутньому дослідники сподіваються отримати велику кількість цього матеріалу. У значних кількостях він повинен бути поставлений як діамант. Це означає, що при кімнатній температурі і атмосферному тиску необхідний дуже високий тиск. Це пов'язано з тим, що енергія вимагає розірвати зв'язки в такому матеріалі настільки велика, що при нормальних умовах такий перехід не відбудеться.




Кількість досліджень прогнозування надпровідності в металевому водні при кімнатній температурі. На сьогоднішній день такі суперпровідники не отримали.

Металевий водень, коли виробляється, вимагає великих витрат енергії, і коли він переходить в фазу газоподібного (звичайного) водню, ця енергія швидко виділяється. Якщо використовується в ракетних двигунах, це може дати специфічний імпульс 1700 секунд. На сьогоднішній день кращі ракетні палива дають фігури в області 400 секунд. Крім того, металевий водень, завдяки його метастазуванню, не зажадає кріогенних танків і не буде швидко втекти через стіни в просторі (це обмежує використання рідкого водню в ракетах). З таким твердим паливом теоретично можливе створення одноступеневих великогабаритних ракет за помірною вартістю. НАСА бачить її як фактор, який може різко змінити баланс потужності в космічній галузі. Перевірте, чи можна чи не тільки на практиці - після вдосконалення існуючих методів його розвитку. Видання



Джерело: phys.org/news/2017-01-metallic-hydrogen-theory-reality.html