Новости химической науки > Химики заявляют, что получили металлический водород

Более века исследователи говорили о возможности превращения водорода в вещество с металлическими свойствами. Двое исследователей из Германии заявляют, что им удалось реализовать эту возможность на практике, однако некоторые представители научного сообщества сомневается по поводу этого достижения.

В конце девятнадцатого века, после создания Периодического Закона химики стали высказывать предположение, что водород, который начинает Таблицу Менделеева и располагается в одной группе с щелочными металлами, должен и сам проявлять металлические свойства. В 1935 году Вигнер (Eugene Wigner) и Белл Хантингтон (Hillard Bell Huntington) предсказали, что при высоких давлениях – около 25 ГПа водород должен превращаться в твердое вещество, проявляющее металлические свойства, однако ряд экспериментов, проделанных вскоре после этого, показал, что при этих давлениях не происходит детектируемого перехода в металлическое состояние. Относительно недавно проведенные эксперименты, при которых достигалось давление около 100 ГПа и температуры около абсолютного нуля позволяли предположить возможность перехода водорода в металлическое состояние, однако, как правило, предъявлявшиеся экспериментаторами доказательства не были достаточно убедительными.

Положение водорода в Периодической Системе позволяло предсказать, что в определенных условиях он может проявлять металлические свойства. (Рисунок: © Shutterstock)

Перспектива получения металлического водорода интересна не только с точки зрения подтверждения теоретических выкладок, но и возможностью его использованию на практике. Ряд исследователей предполагает, что изучение металлического водорода позволит разработать высокотемпературный сверхпроводник, «работающий» при комнатной температуре. Другие полагают, что в случае своей метастабильности металлический водород может оказаться более плотным энергетически, чем обычный водород, представляя собой эффективное ракетное топливо.

Михель Еремец (Mikhail Eremets) и Иван Троян (Ivan Troyan) из Химического Института Макса Планка города Майнц уверены, что они являются первыми, получившими первые достоверные свидетельства существования металлического водорода. Исследователи сжимали водород на подложке из модифицированного оксида алюминия, размещенной внутри алмазной ячейки-наковальни. Исследователи смогли светопропускания системы при прохождении через нее лазерного излучения, а также сопротивление между электродами, связанными с поверхностью алмаза.

При комнатной температуре и давлении 220 ГПа было обнаружено, что водород в ячейке теряет прозрачность и становится электропроводным. Дальнейшее понижение температуры до 30 K и увеличение давления до 260 ГПа позволило наблюдать незначительное (около 20%) изменение электропроводности водорода, которое, как полагают исследователи из Майнца, является характерным для материалов с металлической кристаллической решеткой.

Тем не менее, приведенные доводы не убеждают Артура Руоффа (Arthur Ruoff) из Корнельского Университета, который заявляет, что при переходе от комнатной температуры до 30 К у веществ с металлической проводимостью сопротивление должно меняться не на несколько десятков, а на несколько тысяч процентов. Исследователь подозревает, что наблюдаемое изменение проводимости связано с протеканием химической реакции между водородом и материалом подложки, добавляя, что в обсуждении эксперимента Еремеца и Трояна есть еще много спорных моментов.

Уилльям Неллис (William Nellis) из Гарварда соглашается с Руоффом о спорном характере интерпретации полученных результатов, заявляя, что не получил ответ на вопрос о зависимости прозрачности и электропроводности материала использованной подложки от давления и температуры, также полагая, что эксперименты Еремеца и Трояна являются недостаточно убедительным доказательством металлизации водорода.

Источник: Nature Materials, 2011, DOI: 10.1038/nmat3175

метки статьи: #водородная энергетика, #природа химической связи, #физическая химия