ไทม์ไลน์: การแข่งขันเพื่อผลิตไฮโดรเจนโลหะ

ทีมวิจัยของคู่แข่งกำลังเร่งแปลงไฮโดรเจนที่เป็นของแข็งหรือของเหลวให้เป็นโลหะ ในแต่ละการทดลอง ความกดดันจะเพิ่มขึ้น พวกเขามีจุดมุ่งหมายที่แตกต่างกันสองประการ: ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้องและหน้าต่างสู่ก๊าซยักษ์ หากไฮโดรเจนที่เป็นโลหะที่เป็นของแข็งกลายเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้อง ก็จะต้องถูกบดขยี้เพื่อให้ทำงานได้ ซึ่งทำให้ไม่สามารถใช้งานได้หลากหลายรูปแบบ แต่ถ้าไฮโดรเจนสามารถคงรูปโลหะของมันไว้ได้หลังจากที่ปล่อยแรงดันออกไป ตามที่นักวิจัยบางคนแนะนำว่า “มันจะเป็นการปฏิวัติ” นักฟิสิกส์ไอแซก ซิลเวอร์รา ซึ่งเป็นผู้นำในการล่าไฮโดรเจนด้วยโลหะที่มหา

วิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าว วัสดุดังกล่าวสามารถนำมาใช้ในสายไฟฟ้า

เพื่อลดการสูญเสียพลังงานและลดการใช้พลังงานของโลก และอาจนำไปสู่รถไฟที่มีประสิทธิภาพ ลอยได้ด้วยแม่เหล็ก และความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในด้านนิวเคลียร์ฟิวชัน ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ และอื่นๆ

ในขณะที่กลุ่มนักโลหะวิทยากลุ่มหนึ่งกำลังค้นหาโลหะแข็ง นักวิจัยคนอื่นๆ มองหาโลหะไฮโดรเจนเหลวที่น่าสนใจทางวิทยาศาสตร์ เทคนิคของพวกเขาแตกต่างกันไปตามช่วงเวลาและขนาด ในการผลิตโลหะเหลว นักวิทยาศาสตร์ได้กระแทกไฮโดรเจนอย่างรุนแรงครั้งละเสี้ยววินาที โดยใช้เครื่องจักรขนาดมหึมาในห้องปฏิบัติการแห่งชาติ ในทางกลับกัน นักวิทยาศาสตร์ที่ค้นหาโลหะแข็งใช้อุปกรณ์ขนาดเท่ากำปั้นเพื่อดักจับไฮโดรเจนระหว่างปลายของเพชรเม็ดเล็กๆ สองเม็ดแล้วบีบช้าๆ

เพชรมีความหยาบ

การบดขยี้สารที่ปราศจากตัวตนซึ่งปกติแล้วเป็นก๊าซระหว่างเพชรสองเม็ดนั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย การทดลองที่ยุ่งยากเช่นนี้ทำให้เกิดพื้นที่ที่นักวิจัยมักไม่เห็นด้วยกับผลลัพธ์ล่าสุด นักฟิสิกส์ Alexander Goncharov กล่าวว่า “เรายังขาดข้อมูลคุณภาพสูงและเชื่อถือได้ “ปัญหาคือการทดลองนั้นท้าทายเกินไป”

ในสำนักงานของเขาที่ห้องปฏิบัติการธรณีฟิสิกส์ของสถาบันคาร์เนกี 

กอนชารอฟเปิดลิ้นชักโต๊ะและดึงอุปกรณ์ที่เรียกว่าเซลล์ทั่งเพชรออกมา กระบอกโลหะมีขนาดเล็กพอที่กอนชารอฟจะวางลงบนฝ่ามือของเขา บิตของเหล็กกล้าที่กลึงอย่างแม่นยำและทังสเตนคาร์ไบด์ที่ทนทานถูกยึดไว้ด้วยกันด้วยสกรูสี่ตัว ประกายระยิบระยับเป็นประกายระยิบระยับ: เพชร

ภายในแคปซูล เพชรสองเม็ดเรียวไปจนถึงจุดเล็กๆ ที่มีความกว้างไม่กี่ร้อยมิลลิเมตร พวกเขาบีบวัสดุภายใน บีบมันด้วยความดันบรรยากาศมากกว่าล้านเท่า ช่องว่างระหว่างทั่งจิ๋วอาจมีขนาดเล็กเพียงสองสามพันมิลลิเมตร ประมาณขนาดเซลล์เม็ดเลือดแดงของมนุษย์

เมื่อได้รับแรงดันแล้ว เซลล์ทั่งเพชรจะเก็บแรงกดไว้แทบไม่มีกำหนด เซลล์ที่เตรียมไว้สามารถเคลื่อนย้ายไปมาได้ — ตรวจสอบในห้องปฏิบัติการ, ขนส่งไปยังสิ่งอำนวยความสะดวกเฉพาะทางทั่วโลก — หรือเพียงแค่เก็บไว้ในลิ้นชักโต๊ะทำงาน Goncharov เดินทางไปกับพวกเขาเป็นประจำ (เคล็ดลับจากนักวิทยาศาสตร์การเดินทาง: หากมีคำถามเกี่ยวกับการรักษาความปลอดภัยของสนามบิน “อย่าใช้คำว่า ‘เพชร’ เลย ”) ทั่งเพชรสามารถบีบได้มากกว่าไฮโดรเจน — วัสดุจากเหล็กถึงโซเดียมถึงอาร์กอนสามารถบดขยี้ในคีมจับเพชรได้

บีบแน่น

อุปกรณ์ออปติคัลประกบเซลล์ทั่งเพชร (ซ้าย) ข้างใน เพชรสองเม็ดบีบตัวอย่าง (ขวา จุดสีม่วง) เช่น ไฮโดรเจน เหล็ก หรือโซเดียม 

จากซ้าย: อี. คอนโอเวอร์; ดัดแปลงโดย J. HIRSHFELD

ที่มา: ขวา: MI Eremets และ IA Troyan/ Nature Materials 2011

ในการระบุเฟสของไฮโดรเจนที่เป็นของแข็งซึ่งอาจเป็นโลหะภายในแคปซูลที่มีแรงดัน นักวิทยาศาสตร์จะฉายแสงเลเซอร์ไปที่วัสดุ โดยวัดว่าโมเลกุลสั่นสะเทือนและหมุนอย่างไร ซึ่งเป็นเทคนิคที่เรียกว่า Raman spectroscopy ( SN: 8/2/08, p. 22 ) หากถึงเฟสใหม่ โมเลกุลจะเปลี่ยนการกำหนดค่า เปลี่ยนแปลงวิธีที่พวกมันกระตุก การเปลี่ยนแปลงบางอย่างในการที่อะตอมวอกแวกเป็นสัญญาณว่าเฟสใหม่เป็นโลหะ หากวัสดุเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า นั่นก็ถือเป็นการแจกฟรีอีกเรื่องหนึ่ง สัญญาณปากโป้งสุดท้าย: ไฮโดรเจนโปร่งแสงตามปกติควรได้รับพื้นผิวที่สะท้อนแสงเป็นมันเงา

มีอุปสรรคสำคัญสำหรับการทดลองเซลล์ทั่งเพชร เพชรซึ่งมีราคาสูงกว่า 600 ดอลลาร์ต่อป๊อป สามารถแตกได้ภายใต้แรงกดดันที่รุนแรงเช่นนี้ ไฮโดรเจนสามารถหลุดออกจากแคปซูล หรือกระจายเข้าไปในเพชร ทำให้อ่อนลงได้ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงเคลือบเพชรด้วยวัสดุป้องกันชั้นบางๆ แต่ละทีมมีสูตรเฉพาะของตนเอง Goncharov กล่าว “แน่นอน ทุกคนเชื่อว่าสูตรของพวกเขาดีที่สุด”

credit : sweetdivascakes.com sweetlifewithmary.com sweetretreatbeat.com sweetwaterburke.com tenaciouslysweet.com thegreenbayweb.com thetrailgunner.com titanschronicle.com tjameg.com travel-irie-jamaica.com