金屬氫將改變技術的面貌——直到它消失

鋼，甚至鈦或稀土合金都不是在二十世紀的鍛造廠中鍛造的。 在今天的具有金屬光澤的鑽石砧中，閃耀著我們仍然所知的最難以捉摸的氣體...

氫在元素週期表中位於第一族的頂部，僅包括鹼金屬，即鋰、鈉、鉀、銣、銫和鈁。 毫不奇怪，科學家們長期以來一直想知道它是否也有自己的金屬形式。 1935 年，尤金·維格納 (Eugene Wigner) 和希拉德·貝爾·亨廷頓 (Hillard Bell Huntington) 最先提出了條件： 氫可以變成金屬。 1996年，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的物理學家威廉·內利斯、阿瑟·米切爾和塞繆爾·威爾報告稱，使用氣槍意外地產生了金屬態的氫氣。 2016年495月，Ranga Díaz和Isaac Silvera宣布他們已成功在5 GPa（約10×XNUMX⁶ atm），在鑽石室中溫度為 5,5 K。 然而，該實驗並沒有被作者重複，也沒有被獨立證實， 因此，部分科學界對所得出的結論提出質疑。

有人認為金屬氫在高重力壓力下可能以液態存在。 巨型氣體行星內部例如木星和土星。

今年一月底，一組教授。 哈佛大學的艾薩克·西爾維裡（Isaac Silveri）報告說，金屬氫已在實驗室中產生。 他們將樣品置於鑽石砧中 495 GPa 的壓力下，其分子形成 HXNUMX 氣體₂ 分解並由氫原子形成金屬結構。 根據實驗作者的說法，由此產生的結構 亞穩態這意味著即使在極端壓力停止後它仍然保持金屬狀態。

此外，根據科學家的說法，金屬氫將 高溫超導體。 1968 年，康乃爾大學物理學家尼爾‧阿什克羅夫特(Neil Ashcroft) 預測，氫的金屬相可能具有超導性，即在遠高於0°C 的溫度下，在沒有任何熱損失的情況下導電。 僅此一項就可以節省目前傳輸中以及由於所有電子設備加熱而損失的電力的三分之一。

在常壓下，氣態、液態和固態（氫在 20 K 時凝結，在 14 K 時固化），該元素不導電，因為氫原子結合成分子對並交換電子。 因此，沒有足夠的自由電子來形成金屬中的導帶並作為載子。 只有對氫進行強力壓縮以破壞原子間的鍵，理論上才有可能釋放電子並使氫成為電導體甚至超導體。

氫在鑽石之間被壓縮成金屬形式

新形式的氫也可用於 具有卓越性能的火箭燃料。 「生產金屬氫需要大量的能量，」教授解釋。 銀。 “當這種形式的氫轉化為分子氣體時，會釋放大量能量，使其成為人類已知的最強大的火箭發動機。”

使用這種燃料運轉的引擎的比衝將為 1700 秒。 目前常用的是氫氣和氧氣，此類引擎的比衝為450秒。 這位科學家介紹，新燃料將使我們的太空船能夠使用具有更大有效載荷的單級火箭進入軌道，並使其能夠到達其他行星。

反過來，在室溫下運行的金屬氫超導體將允許利用磁懸浮來建造高速運輸系統，從而提高電動車的效率和許多電子設備的效率。 儲能市場也將發生一場革命。 由於超導體具有零電阻，因此可以將能量儲存在電路中，並在需要時循環流動。

小心這種熱情

然而，這些光明的前景並不完全明朗，因為科學家尚未證實金屬氫在普通壓力和溫度條件下是穩定的。 媒體聯繫科學界的代表徵求意見，他們對此表示懷疑，或充其量是保留。 最常見的前提是重複實驗，因為假設的成功…只是假設的成功。

此時，只能在上述兩個鑽石砧後面看到一小塊金屬，這些鑽石砧用於在遠低於冰點的溫度下壓縮液態氫。 是教授的預測。 西爾維拉和他的同事們真的能工作嗎？ 讓我們在不久的將來看看實驗者打算如何逐漸降低樣品的壓力並提高樣品的溫度來找出答案。 同時，他們希望氫氣不會蒸發。