Et team med franske forskere har lagt ut et papir på nettet der de hevder å ha oppnådd den hellige gral fra ekstremtrykk materialvitenskap: å skape metallisk hydrogen på et laboratorium.
Fysikere har mistenkt siden 1930-tallet at under ekstreme trykk kan hydrogenatomer - de letteste atomene på det periodiske bordet, som inneholder bare et enkelt proton hver i kjernen - kunne endre sine egenskaper radikalt. Under normale omstendigheter fører ikke hydrogen elektrisitet godt og har en tendens til å pare seg med andre hydrogenatomer - omtrent som oksygen gjør. Men fysikere mener at hydrogen, under forutsetning av nok trykk, vil fungere som et alkalimetall - en gruppe elementer, inkludert litium og natrium, som hver har et enkelt elektron i sine ytterste orbitaler, som de utveksler veldig enkelt. Hele periodiske tabellen er organisert rundt denne ideen, med hydrogen plassert over de andre alkalimetallene i den første kolonnen. Men effekten har aldri blitt endelig sett på et laboratorium.
Nå, i et papir som ble lagt ut 13. juni til preprint-tidsskriftet arXiv, hevder et team av forskere ledet av Paul Loubeyre fra den franske atomenergikommisjonen å ha trukket den av. Knust mellom punktene på to diamanter til omtrent 4,2 millioner ganger Jordens atmosfæretrykk ved havnivå (425 gigapascals), sier de at deres prøve av hydrogen demonstrerte metalliske egenskaper.
"Metallhydrogen er det ultimate hydridet," skrev forskerne og refererte til en klasse hydrogenbaserte forbindelser med ekstraordinære egenskaper. "Det kan ha superledningsevne i romtemperatur, en smeltende overgang ved veldig lav temperatur til en uvanlig superledende superfluid tilstand, en høy protonisk diffusjon og en lagring av høy energitetthet."
Med andre ord forventes det å være et materiale som leder strøm på ubestemt tid ved romtemperatur - en nyttig kvanteegenskap - og lagrer energi veldig enkelt. Normalt superledere bare superledelse ved veldig lave temperaturer.
Den flere tiår lange jakten på metallisk hydrogen har ført forskere til en rekke andre materialer som ved noe lavere trykk utviser minst noen av disse egenskapene. Men for å gjøre det, måtte forskere blande hydrogen med andre forbindelser på kompliserte måter. Forskere kaller dem superhydrid. Superhydrid, eller metallisk hydrogen i seg selv, kan en dag føre til enormt forbedrede teknologier for energitransport og lagring, blant andre fremskritt, rapporterte Live Science tidligere
Planetforskere tror også metallisk hydrogen kan lure i ultratunge planeter, som Jupiter. Men å forstå hvordan alt som fungerer krevde å generere noen av tingene på jorden.
Problemet var at metallisk hydrogen ser ut til å danne seg ved trykk som er utenfor kapasiteten til selv de mest ekstreme forskningslaboratoriene for høyt trykk. Standardmetoden for å generere ekstremt, vedvarende trykk i et laboratorium innebærer å knuse en bitte liten prøve mellom punktene til to superharde diamanter. Men som Live Science tidligere har rapportert, begynner utover 400 gigapascals, selv de hardeste "diamant-amboltcellene" å bryte.
I 2016 hevdet et team av forskere å ha skapt metallisk hydrogen i en diamantamboltenhet, men samlet bare begrensede data. Og de var redde for å frigjøre prøven fra taket i diamant-amboltcellen, for at den ikke skulle bli skadet. Andre forskere, inkludert Loubeyre, fortalte Forbes den gangen at de ikke var overbevist av den artikkelen - som baserte det metalliske hydrogenkravet på bare et enkelt datapunkt: materialets refleksjonsevne.
Senere sa forskerne at de hadde mistet prøven etter at diamantamboltenheten brøt.
Den nye studien baserer sin påstand om å lage metallisk hydrogen først og fremst på måten prøven endrer stråler med infrarødt lys når ambolten påfører og frigjør trykk. For en ting gjentok forskerne eksperimentet sitt, og justerte trykket opp og ned for å få materialet til å "gå over" frem og tilbake fra tilsynelatende metalliske til ikke-metalliske tilstander. Forfatterne skrev nøkkelen til å oppnå det høye trykket, den nøyaktige formen på diamantene - gjort perfekt toroidale ved en prosess som ble kalt fokusert ionestråling.
Studien har imidlertid ikke vært gjenstand for fagfellevurdering, og det gjenstår å se hvordan det større fysikkmiljøet for høyt trykk vil reagere på denne påstanden.
