US team claims world first with creation of metallic hydrogen / Un gruppo degli Stati Uniti sostiene che per la prima volta al mondo è riuscito a creare idrogeno metallico.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa

Scientists at Harvard University have succeeded in making metallic hydrogen, a material which despite being theorised over a century ago has never been created on Earth.

The material could have a range of applications, including as a room-temperature superconductor, and a rocket fuel that could help humans explore the far reaches of space.

Described by lead researcher Prof Isaac Silvera as “the holy grail of high pressure physics”, the breakthrough is detailed in a paper published in the latest issue of Science.

“It’s the first-ever sample of metallic hydrogen on Earth,” said Silvera, “so when you’re looking at it, you’re looking at something that’s never existed before.”

To create the material the team squeezed a tiny hydrogen sample at 495 gigapascal (GPa), which is greater than the pressure at the center of the Earth.

At these extreme pressures solid molecular hydrogen, which consists of molecules on the lattice sites of the solid, breaks down, and the tightly bound molecules dissociate to transform into atomic hydrogen, which is a metal.

While the work creates an important window into understanding the general properties of hydrogen, it also offers tantalising hints at potentially revolutionary new materials.

“One prediction that’s very important is metallic hydrogen is predicted to be meta-stable,” Silvera said. “That means if you take the pressure off, it will stay metallic, similar to the way diamonds form from graphite under intense heat and pressure, but remain diamonds when that pressure and heat are removed.”

Understanding whether the material is stable is important, Silvera said, because predictions suggest metallic hydrogen could act as a superconductor at room temperatures.

“As much as 15 per cent of energy is lost to dissipation during transmission,” he said, “so if you could make wires from this material and use them in the electrical grid, it could change that story.”

According to postdoctoral research fellow Ranga Dias the material could have a range of disruptive applications including in maglev systems for high-speed trains, and ultra efficient electric cars. He added that because superconductors have zero resistance, superconducting coils made from the material could be used to store excess energy.

The material could also play a role in helping humans explore the far reaches of space, as a more powerful rocket propellant. “It takes a tremendous amount of energy to make metallic hydrogen,” Silvera explained. “And if you convert it back to molecular hydrogen, all that energy is released, so that would make it the most powerful rocket propellant known to man, and could revolutionize rocketry.”

ITALIANO

Gli scienziati della Harvard University sono riusciti a realizzare idrogeno metallico, un materiale che pur essendo teorizzato più di un secolo fa, non è mai stato creato sulla Terra.

Il materiale potrebbe avere una vasta gamma di applicazioni, tra cui quello di essere un superconduttore a temperatura ambiente, e un combustibile per razzi che potrebbe aiutare gli esseri umani ad esplorare i confini dello spazio.

Descritto dal ricercatore Prof. Isaac Silvera come "il Santo Graal della fisica ad alta pressione", il risultato è dettagliato in un articolo pubblicato sull'ultimo numero di Science.

"E 'il primo esempio in assoluto di idrogeno metallico sulla Terra", ha detto Silvera, "quindi quando si sta guardando, si sta guardando qualcosa che non è mai esistito prima."

Per creare il materiale il gruppo ha trattato un campione di idrogeno a 495 Gigapascal (GPa), che è maggiore della pressione al centro della Terra.

A queste pressioni estreme l'idrogeno molecolare diventa solido, e consiste di molecole nei siti reticolari del solido, che si rompe, e le molecole strettamente legate si dissociano per essere trasformate in idrogeno atomico, che è un metallo.

Mentre il lavoro crea una finestra importante nella comprensione delle proprietà generali di idrogeno, offre anche spunti stuzzicanti per nuovi materiali potenzialmente rivoluzionari.

"Una previsione che è molto importante è l'idrogeno metallico che è previsto per essere meta-stabile", ha detto Silvera. "Questo significa che se si prende la pressione esterna, rimarrà metallico, simile al modo in cui si formano i diamanti da grafite sotto intenso calore e pressione, ma restano i diamanti quando la pressione e il calore vengono rimossi."

Capire se il materiale è stabile è importante, Silvera ha detto, perché le previsioni indicano che  idrogeno metallico potrebbe agire come un superconduttore a temperatura ambiente.

"Per quanto il 15 per cento di energia venga  persa per dissipazione durante la trasmissione", ha detto, "quindi se si potrebbe fare fili da questo materiale e utilizzarli nella rete elettrica, potrebbe cambiare la storia".

Secondo il post-dottorato di ricerca collega Ranga Dias il materiale potrebbe avere una vasta gamma di applicazioni, tra cui quelli dirompenti nei sistemi maglev per treni ad alta velocità, e auto elettriche ultra efficienti. Egli ha aggiunto che, poiché i superconduttori hanno resistenza zero, le bobine superconduttrice realizzati con il materiale potrebbero essere utilizzato per immagazzinare l'energia in eccesso.

Il materiale potrebbe anche svolgere un ruolo nell'aiutare gli esseri umani ad esplorare i confini dello spazio, come il più potente razzo a propellente. "Ci vuole una quantità enorme di energia per realizzare l'idrogeno metallico," Silvera ha spiegato. "E se si converte di nuovo a idrogeno molecolare, tutta l'energia che viene rilasciata lo renderebbe il più potente razzo a propellente che l'uomo conosca, e potrebbe rivoluzionare la missilistica."

Da:

https://www.theengineer.co.uk/us-team-claims-world-first-with-creation-of-metallic-hydrogen/?cmpid=tenews_3050612