Cientistas de Harvard criam hidrogênio metálico, um metal do 'Santo Graal' com potencial revolucionário
Cientistas da Universidade de Harvard afirmam ter criado o hidrogênio metálico, um novo metal com aplicações potenciais revolucionárias.
Desde 1935, quando foi teorizado pela primeira vez, os cientistas vêm tentando criar hidrogênio metálico , um novo material com aplicações potenciais revolucionárias. Agora cientistas da Universidade de Harvard publicou um artigo em Ciência onde eles afirmam ter criado. Se confirmado por mais testes, o hidrogênio metálico pode se tornar não apenas o mais raro, mas também um dos materiais mais valiosos da Terra. Infelizmente, aquela preciosa amostra de hidrogênio metálico - potencialmente a primeira de seu tipo - acaba de desaparecido no laboratório de Harvard.
Os cientistas Isaac Silvera , Thomas D. Cabot Professor de Ciências Naturais e pós-doutorado Ranga Dias , acreditam que o que eles criaram por meio da física de alta pressão poderia ser usado como um supercondutor , capaz de conduzir eletricidade sem perdas à temperatura ambiente. Se uma maneira razoável de produzir esse material for encontrada, seus usos podem se estender à rede elétrica, trens maglev e viagens espaciais super-rápidas.
Isaac Silvera trabalha neste problema há 45 anos. O que ele e Ranga Dias fizeram para produzir sua inovadora hidrogênio metálico atômico era comprimir gás hidrogênio em uma bigorna de diamante. Eles então o solidificaram em temperaturas muito baixas e continuaram aumentando lentamente a pressão na bigorna girando o parafuso. Conforme relatado por Harvard Magazine , uma vez que atingiram 4 milhões de atmosferas, maior do que a pressão no centro da Terra , o hidrogênio transparente ficou preto. No 4,95 milhões de atmosferas, ele se tornou um metal, refletindo 90% da luz que os cientistas brilharam nele.
'Este é o Santo Graal da física de alta pressão,' disse Silvera . 'É a primeira amostra de hidrogênio metálico na Terra, então, quando você olha para ela, está olhando para algo que nunca existiu antes.'
Transição de hidrogênio comprimido com pressão crescente de hidrogênio molecular transparente para molecular preto para hidrogênio metálico atômico. Os desenhos abaixo mostram um sólido molecular sendo comprimido e então dissociado em hidrogênio atômico. Crédito: R. Dias e I.F. Silvera
Agora os cientistas vão espere algumas semanas até começar a testar se o novo material é estável em pressões normais e temperatura ambiente. Basicamente, ele precisa permanecer na forma metálica, uma vez que as condições especiais que o produziram sejam removidas. No momento, você só pode ver este minúsculo pedaço de metal através dos diamantes usados para criá-lo.
Assim que aliviarem a pressão, saberão se o material permanecerá estável, algo previsto apenas em teoria.
“Isso significa que se você tirar a pressão, ele permanecerá metálico, semelhante à forma como os diamantes se formam a partir do grafite sob calor e pressão intensos, mas permanece um diamante quando a pressão e o calor são removidos”. explicou Silvera .
Aqui está um vídeo com entrevistas com os cientistas:
Quais serão os benefícios do hidrogênio metálico se os físicos puderem mostrar a estabilidade de seu metal e conseguir recriá-lo?
“Tanto quanto 15 por cento da energia é perdida por dissipação durante a transmissão, então se você pudesse fazer fios deste material e usá-los na rede elétrica, isso poderia mudar essa história,” apontou Silvera .
Seu colega Ranga Dias vê outro aplicativo:
“A aplicação mais romântica da supercondutividade,” Dias said , seria 'levitação magnética de trens de alta velocidade, com base no diamagnetismo perfeito de supercondutores'.
Isso criaria um força magnética repulsiva , com muito potencial para perturbar a indústria de transporte.
Além do mais, a NASA forneceu parte do financiamento de Silvera na esperança de que o hidrogênio metálico pudesse ser usado como propelente de foguete .
'É necessária uma enorme quantidade de energia para fazer hidrogênio metálico,' disse Silvera . 'E se você convertê-lo de volta em hidrogênio molecular, toda essa energia é liberada, então isso o tornaria o o propulsor de foguete mais poderoso conhecido pelo homem , e pode revolucionar os foguetes, permitindo que você explore os planetas externos, coloque foguetes em órbita com um único estágio e levante grandes cargas úteis. '
Na verdade, esta liberação de energia faria o hidrogênio metálico 4 vezes tão poderoso quanto os combustíveis existentes.
Previsto pela primeira vez por físicos Hillard Huntington e Eugene Wigner em 1935, houve tentativas fracassadas de criar hidrogênio metálico anteriormente, com a corrida para torná-lo apertado entre várias equipes.Como há tanto potencial para que isso seja uma conquista transformadora, alguns cientistas criticaram Silvera e Dias por não fornecerem mais detalhes neste estágio.
“Não acho que o jornal seja convincente de forma alguma,” disse Paul Loubeyre , um físico da Comissão de Energia Atômica da França em Bruyères-le-Châtel, para Natureza .
Outros cientistas estão se perguntando como essa equipe realizou algo que outros ainda não foram capazes de abordar.
Dias e Silvera defenderam seu trabalho, afirmando que sua realização se baseia na utilização de novas técnicas, aprimorando pesquisas anteriores. Em particular, eles descobriram como usar pressões maiores do que qualquer outra pessoa era capaz antes. Eles também conseguiram polir as pontas dos diamantes que usavam de uma forma que os impedia de quebrar, um problema nessas pressões.
“Se fizéssemos de novo, teríamos o mesmo resultado, tenho certeza,” disse a Dra. Silvera .
O editor da revista Ciência , que publicou seu artigo, também ponderou, dizendo que todos os artigos devem passar por um grande escrutínio quando revisados por especialistas e apenas 7% torná-lo para publicação.
Outro cientista,o geofísico Alexander Goncharov, da Carnegie Institution for Science em Washington, questionou se o material criado poderia realmente ser alumina (óxido de alumínio) que é usado nas pontas dos diamantes do experimento.
“Se eles querem ser convincentes, eles têm que refazer a medição, medindo realmente a evolução da pressão,” disse Loubeyre . “Então eles têm que mostrar que, nessa faixa de pressão, a alumina não está se tornando metálica.”
Os cientistas de Harvard também têm apoiadores na comunidade científica.
“Acho que há uma boa chance de que esteja correto,” disse o físico teórico David Ceperley da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign.
Embora existam alguns céticos, como a Professora Silvera disse ele mesmo :“Eu não quero adivinhar, eu quero fazer o experimento.” Ele já se sente realizado em descobrir a pressão precisa na qual o hidrogênio se torna um metal.
O momento em que os cientistas fizeram sua descoberta fala para a alegria da descoberta científica. Veja como Silvera descreveu:
“Ranga estava realizando o experimento e pensamos que poderíamos chegar lá, mas quando ele me ligou e disse:‘ A amostra está brilhando ’, desci correndo e era hidrogênio metálico. Eu disse imediatamente que tínhamos que fazer as medições para confirmar, então reorganizamos o laboratório ... e foi o que fizemos.
É uma conquista tremenda e, mesmo que exista apenas nesta célula de bigorna de diamante em alta pressão, é uma descoberta muito fundamental e transformadora. ”
Você pode ler o estudo deles aqui, em Ciência revista.
2/27 ATUALIZAÇÃO: a única amostra de hidrogênio metálico no mundo tem desaparecido - a equipe de Harvard planeja reiniciar o processo e continuar suas pesquisas.
Foto da capa: Bigornas de diamante comprimindo hidrogênio molecular. Em pressões mais altas, a amostra se converte em hidrogênio atômico, conforme mostrado à direita. Crédito: R. Dias e I.F. Silvera
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