Lab-Made "Metallik Vesinik" Võib Revolutsioneerida Raketikütust

{h1}

Vesiniku pressimiseks on kasutatud kahte väikest teemantkäsku, et saavutada tahke metallilise vesiniku tootmiseks piisav rõhk, elemendi pikk teoreetiline vorm.

Metalli vesinik, elegantse elementi, mis juhivad elektrit isegi madalatel temperatuuridel, on lõpuks valmis laboris, 80 aastat pärast füüsikute ennustamist selle olemasolust.

Teadlased teatasid uues uuringus, et teadlased suutsid luua ebamugava elektrit juhtivat vesinikku, pigistades seda kahe ülipeensusega teemantide vahel tunduvalt suure survega.

"Keegi ei ole kunagi metallilise vesiniku tekkinud, sest seda ei ole kunagi Maal kunagi olemas olnud," ütles Harvardi ülikooli kondenseerunud aine füüsik Isaac Silvera. "Tõenäoliselt on universumi tingimused sellised, et universumis pole seda kunagi olemas olnud."

Teoreetiliselt on võimalik, et metallilist vesinikku saab kasutada ultraläätilise, äärmiselt võimsa raketikütusega, lisades Silvera. [Interstellar space travel: 7 futuristlik kosmoseaparaat kosmose uurimiseks]

Pikaajaline materjal

1935. aastal ennustavad füüsikud Eugene Wigner ja Hillard Bell Huntington, et umbes 25 gigapaskali (umbes 246 000 korda atmosfäärirõhu) kõrge rõhk võib sundida normaalseid sidemeid tahkete vesinikuaatomite vahel, et vabaneda elektronide liikumisel. Lihtsamalt öeldes muutub tavapäraselt läbipaistev materjal läikivaks ja peegeldavaks ning omab muid metallidega seotud omadusi. (Tehniliselt on metalli määratlus see, et see teostab piiratud koguse elektrit, isegi kui see jahtub madalaima võimaliku temperatuuri suunas, absoluutne null, ütles Silvera.)

Hiljem uurimusel leiti, et selle ülemineku jaoks vajalik rõhk oli veelgi suurem - surve, mis tõenäoliselt leiab aset sügavale tihedate planeetide südamikule.

"Seal on kümneid teoreetilisi dokumente ja neil kõigil on kriitiline rõhk siis, kui see muutub metalliks," ütles Silvera.

Teadlased leidsid, kuidas tekitada kõrgemat ja kõrgemat survet, kuid keegi ei suutnud tekitada elusat materjali.

Probleem oli selles: Millised materjalid Maal on piisavalt vesinikuaatomite piisavaks pealekandmiseks?

Pole tõrkeid

Sellele küsimusele vastamiseks pöördusid teadlased Maale kõige tugevamaid materjale: teemante. Kuid isegi teemantide purunemisel materjali teisendamiseks vajaliku ülisuure rõhu all.

Niisiis otsis Silvera ja tema doktorikraadiga uurija Ranga Dias võimalusi nende teemantide tugevamaks muutmiseks.

"Me kujundasime süsteemi nii, et kõik asjad, mis võisid viia teemant purustamiseni, ei olnud seal olemas," ütles Silvera WordsSideKick.com.

Tavaliselt kasutavad teadlased Maast kaevatud teemante, mille sisestruktuur on väikeste vastuolulisteks. Meeskond otsustas luua sünteetilistest teemantidest pisikesed lõuendid, mida saab valmistada ilma nende sisemisest ebaühtluseta.

Teadlased teostavad neid teemante tavaliselt peenest teemantide abil valmistatud pulbrist, kuid see "võib süsiniku aatomit välja pinnalt välja tõmmata ja jätta puudusi seal," ütles Silvera.

Silvera sõnul on need paberitükid nagu esialgne pisar, mis muudab selle haavatavamaks kogu tee mahasurumiseni. Need vead võivad olla rikepunktid, kus teemandid hakkavad purunema.

Selle asemel kasutasid teadlased keemiaprotsessi väga õhukese pinna kihi eemaldamiseks selle kummutamiseks.

Lõpuks põhjustavad nendes eksperimentides nõutavad insanely kõrged rõhud mõnikord vesinikuaatomite hajutamise teemantide hulka, mis võib põhjustada ka pragunemist. Niisiis kaotas meeskond alumiiniumraami teemantkäsikuid, sama materjali, mis leiti safiirist, mis takistas difusiooni.

Kogu süsteem jahutati vedelheeliumi temperatuurini, ligikaudu -452 kraadi Fahrenheiti (minus 269 kraadi Celsiuse järgi) ja seejärel suruti teemantkäiguga pisarat vesiniku proov.

Rõhu tõusmisel muutusid tavaliselt läbipaistvad vesinikumolekulid läbipaistmatuks värviks ja lõpuks muutunud läikivaks. Järelkontrollid kinnitasid, et materjal oli tõepoolest metalliline. Sellise ülemineku saavutamiseks vajalik rõhk? 495 gigapaskalit (71,7 miljonit naela ruutmeetri tolli kohta) või rohkem kui Maa tuumiku leitud surve.

Amazing rakendused

Praegu ei tea teadlased materjali omadustest palju. Kogu eksperimentaalne seade on ikka veel laboris kõrge rõhu all, oodates järgmisi katseid.

"Meie kogemus on see, et kui te survestate teemantide kogumit rõhku üle miljoni atmosfääri, siis vabastatakse rõhk teemantide vahel," ütles Silvera.

Sellisena ei ole meeskond veel teadlik, kas metalli vesinik on stabiilne isegi siis, kui surve on eemaldatud.

Kui metalliline vesinik säilitab oma omadused ka pärast kõrgsurve eemaldamist, on seda võimalik kasutada ruumitemperatuuri ülijuhtimisel, väidab Silvera. See võib olla kasulik magnetilist levitatsiooni tekitavate rongide või MRI-masinate valmistamiseks, mis ei nõua materjali jahutamist vedelatele heliooli temperatuuridele.

"See on ka ennustatav, et see on kõige võimsam raketipõletik, mida inimene teab. Niisiis, kui oleks võimalik seda suurendada ja seda suures koguses suurendada, võib see muuta mootorrattaks," ütles Silvera.

Põhimõtteliselt, kuna see võtab nii palju energiat, et vesinikku metalli olekus hõivata, kui nad rekombinteerivad nende molekulaarseks vormiks (kaks vesinikuaatomit, mis on omavahel ühendatud), vabanevad nad suures koguses soojust. Kuna vesinik on kergeim element, oleks see kümneid kordi kergem kui olemasolevad raketipõletid.

Meeskond soovib neid tulemusi jälgida, kontrollides, kas metalliline vesinik on normaalsetes temperatuurides ja rõhkades stabiilne ja ülijuhtiv.

Tulemused avaldati täna (26. jaanuar) ajakirjas Science.

Algselt avaldatud WordsSideKick.com.


Video Täiendada: .




ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com