Málmvetni mun breyta ásýnd tækninnar - þar til það gufar upp

Í smiðjum XNUMX. aldar eru hvorki stál né títan eða málmblöndur sjaldgæfra jarðefna svikin. Í demantasteðjum nútímans með málmgljáa ljómaði það sem við þekkjum enn sem fimmtustu gastegundir ...

Vetni í lotukerfinu er efst í fyrsta hópnum, sem inniheldur aðeins alkalímálma, það er litíum, natríum, kalíum, rúbídíum, sesíum og fransíum. Það kemur ekki á óvart að vísindamenn hafa lengi velt því fyrir sér hvort það hafi líka málmform. Árið 1935 voru Eugene Wigner og Hillard Bell Huntington fyrstir til að leggja til skilyrði þar sem vetni getur orðið málmkennt. Árið 1996 greindu bandarísku eðlisfræðingarnir William Nellis, Arthur Mitchell og Samuel Weir við Lawrence Livermore National Laboratory frá því að vetni hefði fyrir slysni verið framleitt í málmformi með gasbyssu. Í október 2016 tilkynntu Ranga Diaz og Isaac Silvera að þeim hefði tekist að fá málmvetni við þrýstinginn 495 GPa (u.þ.b. 5 × 10⁶ atm) og við 5,5 K hitastig í demantshólf. Hins vegar var tilraunin ekki endurtekin af höfundum og var ekki sjálfstætt staðfest. þar af leiðandi efast hluti af vísindasamfélaginu um mótaðar niðurstöður.

Það eru ábendingar um að málmvetni geti verið í fljótandi formi við háan þyngdarþrýsting. inni í risastórum gasreikistjörnumeins og Júpíter og Satúrnus.

Í lok janúar á þessu ári var hópur prof. Isaac Silveri við Harvard háskóla greindi frá því að málmvetni hefði verið framleitt í rannsóknarstofunni. Þeir settu sýnið undir þrýsting upp á 495 GPa í demant "steðjum", sameindir sem mynda gasið H₂ sundraðist og málmbygging myndaðist úr vetnisatómum. Samkvæmt höfundum tilraunarinnar, uppbyggingin sem myndast metstablesem þýðir að það helst málmkennt jafnvel eftir að mikilli þrýstingur hefur hætt.

Að auki, samkvæmt vísindamönnum, væri málmvetni háhita ofurleiðari. Árið 1968 spáði Neil Ashcroft, eðlisfræðingur við Cornell háskólann, að málmfasi vetnis gæti verið ofurleiðandi, það er að leiða rafmagn án hitataps og við hitastig vel yfir 0°C. Þetta eitt og sér myndi spara þriðjung þeirrar raforku sem tapast í dag í flutningi og vegna hitunar allra rafeindatækja.

Við venjulegan þrýsting í loftkenndu, fljótandi og föstu ástandi (vetni þéttist við 20 K og storknar við 14 K) leiðir þetta frumefni ekki rafmagn vegna þess að vetnisatóm sameinast í sameindapör og skiptast á rafeindum sínum. Þess vegna eru ekki nógu margar frjálsar rafeindir, sem í málmum mynda leiðniband og eru straumberar. Aðeins sterk samþjöppun vetnis í því skyni að eyða tengingum milli atóma losar fræðilega rafeindir og gerir vetni að rafleiðara og jafnvel ofurleiðara.

Vetni þjappað saman í málmform á milli demönta

Nýtt form vetnis gæti einnig þjónað eldsneytiseldsneyti með framúrskarandi afköstum. „Það þarf mikla orku til að framleiða málmvetni,“ útskýrir prófessorinn. Silfur. „Þegar þessu formi vetnis er breytt í sameindagas losnar mikil orka sem gerir hana að öflugustu eldflaugahreyfli sem mannkynið þekkir.“

Sérstakur hvati hreyfils sem keyrir á þessu eldsneyti verður 1700 sekúndur. Eins og er er vetni og súrefni almennt notað og sérstakur þrýstingur slíkra véla er 450 sekúndur. Að sögn vísindamannsins mun nýja eldsneytið gera geimfarinu okkar kleift að komast á sporbraut með einsþrepa eldflaug með stærri hleðslu og gera henni kleift að ná til annarra reikistjarna.

Aftur á móti myndi vetnisofurleiðari úr málmi sem starfar við stofuhita gera það mögulegt að byggja háhraða flutningskerfi með segulmagnaðir sveiflur, myndi auka skilvirkni rafbíla og skilvirkni margra rafeindatækja. Það verður líka bylting á orkugeymslumarkaði. Þar sem ofurleiðarar hafa núllviðnám væri hægt að geyma orku í rafrásum, þar sem hún hringsólar þar til hennar er þörf.

Farðu varlega með þennan eldmóð

Hins vegar eru þessar björtu horfur ekki alveg ljósar, þar sem vísindamenn eiga enn eftir að sannreyna að málmvetni sé stöðugt við eðlilegar aðstæður þrýstings og hitastigs. Fulltrúar vísindasamfélagsins, sem fjölmiðlar hafa leitað til um athugasemdir, eru efins eða í besta falli hlédrægar. Algengasta staðsetningin er að endurtaka tilraunina, vegna þess að einn meintur árangur er... bara ætlaður árangur.

Í augnablikinu sést lítið málmstykki á bak við fyrrnefnda tvo demantssteðja sem notaðir voru til að þjappa fljótandi vetni við hitastig langt undir frostmarki. Er spá prof. Mun Silvera og samstarfsmenn hans virkilega vinna? Við skulum sjá á næstunni hvernig tilraunamenn ætla að minnka þrýstinginn smám saman og hækka hitastig sýnisins til að komast að því. Og með því vona þeir að vetnið bara... gufi ekki upp.