מימן מתכתי ישנה את פני הטכנולוגיה - עד שהוא יתאדה
במחושות של המאה ה- XNUMX, לא מחושלים פלדה ואפילו לא טיטניום או סגסוגות של יסודות אדמה נדירים. בסדני היהלומים של היום זהרו ברק מתכתי מה שאנחנו עדיין יודעים כגזים החמקמק ביותר...
מימן בטבלה המחזורית נמצא בראש הקבוצה הראשונה, הכוללת רק מתכות אלקליות, כלומר ליתיום, נתרן, אשלגן, רובידיום, צסיום ופרנציום. באופן לא מפתיע, מדענים תהו זה מכבר אם גם לו יש את הצורה המתכתית שלו. ב-1935, יוג'ין ויגנר והילארד בל הנטינגטון היו הראשונים שהציעו תנאים שבהם מימן יכול להפוך למתכתי. בשנת 1996, הפיזיקאים האמריקאים וויליאם נליס, ארתור מיטשל וסמואל ויר במעבדה הלאומית לורנס ליברמור דיווחו כי מימן הופק בטעות במצב מתכתי באמצעות אקדח גז. באוקטובר 2016 הודיעו רנגה דיאז ואייזק סילברה שהם הצליחו להשיג מימן מתכתי בלחץ של 495 GPa (כ-5×106 atm) ובטמפרטורה של 5,5 K בתא יהלומים. עם זאת, הניסוי לא חזר על ידי המחברים ולא אושר באופן עצמאי. כתוצאה מכך, חלק מהקהילה המדעית מטיל ספק במסקנות שנוסחו.
ישנן הצעות כי מימן מתכתי עשוי להיות בצורה נוזלית תחת לחץ כבידה גבוה. בתוך כוכבי לכת גז ענקייםכמו צדק ושבתאי.
בסוף ינואר השנה, קבוצה של פרופ. אייזק סילברי מאוניברסיטת הרווארד דיווח כי מימן מתכתי הופק במעבדה. הם הכניסו את הדגימה ללחץ של 495 GPa ב"סדנים" יהלומים, שהמולקולות שלו יוצרות את הגז H2 התפרק, ונוצר מבנה מתכת מאטומי מימן. על פי מחברי הניסוי, המבנה שנוצר מטסטבילמה שאומר שהוא נשאר מתכתי גם לאחר שהלחץ הקיצוני נפסק.
בנוסף, על פי מדענים, מימן מתכתי יהיה מוליך-על בטמפרטורה גבוהה. ב-1968, ניל אשקרופט, פיזיקאי מאוניברסיטת קורנל, חזה שהפאזה המתכתית של המימן יכולה להיות מוליך-על, כלומר להוליך חשמל ללא כל איבוד חום ובטמפרטורות הרבה מעל 0°C. זה לבדו יחסוך שליש מהחשמל שאבד היום בהולכה וכתוצאה מחימום כל המכשירים האלקטרוניים.
בלחץ רגיל במצב גזי, נוזלי ומוצק (מימן מתעבה ב-20 K ומתמצק ב-14 K), יסוד זה אינו מוליך חשמל מכיוון שאטומי מימן מתחברים לזוגות מולקולריים ומחליפים את האלקטרונים שלהם. לכן, אין מספיק אלקטרונים חופשיים, אשר במתכות יוצרים פס הולכה והם נושאי זרם. רק דחיסה חזקה של מימן על מנת להרוס קשרים בין אטומים משחררת תיאורטית אלקטרונים והופכת את המימן למוליך של חשמל ואפילו למוליך-על.
מימן דחוס לצורה מתכתית בין יהלומים
צורה חדשה של מימן יכולה גם לשרת דלק רקטי עם ביצועים יוצאי דופן. "דרושה כמות עצומה של אנרגיה כדי לייצר מימן מתכתי", מסביר הפרופסור. כסף. "כאשר צורה זו של מימן הופכת לגז מולקולרי, משתחררת אנרגיה רבה, מה שהופך אותו למנוע הרקטי החזק ביותר הידוע לאנושות".
הדחף הספציפי של מנוע הפועל על דלק זה יהיה 1700 שניות. כיום, מימן וחמצן משמשים בדרך כלל, והדחף הספציפי של מנועים כאלה הוא 450 שניות. לדברי המדען, הדלק החדש יאפשר לחללית שלנו להגיע למסלול עם רקטה חד-שלבית עם מטען גדול יותר ולאפשר לה להגיע לכוכבי לכת אחרים.
בתורו, מוליך-על מימן מתכתי הפועל בטמפרטורת החדר יאפשר לבנות מערכות תחבורה מהירות באמצעות ריחוף מגנטי, יגביר את היעילות של כלי רכב חשמליים ואת היעילות של מכשירים אלקטרוניים רבים. גם בשוק אגירת האנרגיה תהיה מהפכה. מכיוון שלמוליכים יש התנגדות אפסית, ניתן יהיה לאגור אנרגיה במעגלים חשמליים, שם היא מסתובבת עד להזדקקותה.
היזהר מההתלהבות הזו
עם זאת, הסיכויים הבהירים הללו אינם ברורים לחלוטין, מכיוון שמדענים טרם אימתו כי מימן מתכתי יציב בתנאים רגילים של לחץ וטמפרטורה. נציגי הקהילה המדעית, שהתקשורת פנתה אליהם לצורך תגובה, סקפטיים או, במקרה הטוב, מסוייגים. ההנחה הנפוצה ביותר היא לחזור על הניסוי, כי הצלחה כביכול אחת היא... רק הצלחה כביכול.
נכון לעכשיו ניתן לראות פיסת מתכת קטנה רק מאחורי שני סדני היהלומים הנ"ל, ששימשו לדחיסת מימן נוזלי בטמפרטורות הרבה מתחת לאפס. האם תחזיתו של פרופ. האם סילברה ועמיתיו באמת יעבדו? בואו נראה בעתיד הקרוב כיצד הנסיינים מתכוונים להפחית בהדרגה את הלחץ ולהעלות את הטמפרטורה של הדגימה כדי לגלות. ובכך, הם מקווים שהמימן פשוט... לא יתנדף.
