Mokslininkai ne vieną dešimtmetį stengiasi paversti vandenilį metalu. Metalo būsenos vandenilis – tarsi šventasis medžiagų mokslo gralis, nes jis galėtų būti naudojamas superlaidininkams, medžiagoms, kuriose elektronų srautas nepatiria jokio pasipriešinimo, tad elektros perdavimo efektyvumas padidėja daug kartų.
Mokslininkai, vadovaujami Viktoro Struzhkino iš Carnegie'o mokslo centro, sujungę vandenilį su natriu, eksperimentiškai sukūrė naują medžiagų klasę, galinčią pakeisti supratimą apie superlaidumą ir panaudotą vandenilio saugojimui. Tyrimas publikuotas „Nature Communications“.
„Iššūkis – temperatūra, – paaiškino V.Struzhkinas. – Iki šiol sukurti superlaidininkai veikia tik nepraktiškai žemoje temperatūroje. Pastaraisiais metais pasigirdo spėjimų, kad kelių vandenilio atomų kompleksai su šarminiais metalais galėtų egzistuoti praktiškesnėje temperatūroje. Manoma, kad jie turi unikalias savybes, naudingas superlaidumui.“
Dabar spėjimai pasitvirtino.
Komanda eksperimentus vykdė vadovaudamasi teorija ir bandinius matavo metodais, atskleidžiančiais tiek atominę struktūrą (rentgeno spindulių difrakcija), tiek ir metodu, atpažįstančiu molekules pagal tokias charakteristikas, kaip jų vibravimas ir sukimasis (Ramano spektroskopija). Teoriškai, suslėgta natrio/vandenilio medžiaga būtų stabili, turi metalines savybes ir unikalią struktūrą bei yra superlaidi.
Komanda atliko aukšto slėgio ir temperatūros eksperimentus. Tokiose ekstremaliose sąlygose gali pasikeisti medžiagos struktūra ir ji įgauna naujas savybes.
Jie suspaudė vandenilio ir natrio pavyzdžius deimanto priekalu, tuo pat metu kaitindami juos lazeriu. 300 000–400 000 atmosferų slėgyje (30–40 gigapaskalių, GPa) ir maždaug 2000 K temperatūroje jie pirmą kartą aptiko „polihidridų“ struktūras, natrio su 3 vandenilio atomais (NaH3) ir NaH7 – natrio su septyniais vandenilio atomais – labai neįprastas konfigūracijas. Trys neigiamo krūvio vandenilio atomai NaH7 medžiagoje išsirikiavo ir atrodė kaip vieno matmens vandenilio grandinės, kurios yra nauja fazė – visiškai kitokia nei grynas vandenilis.
„Tokios konfigūracijos egzistavimas numatytas dar 1972 metais, daugiau nei prieš 40 metų, – pabrėžė tyrėjų komandos narys Duckas Youngas Kimas. – Pasirodo, mūsų eksperimentai visiškai sutampa su teorija, kuri numatė NaH3 egzistavimą. O kaip „bonusą“ gavome galimybę užfiksuoti komponentą iš septynių vandenilio atomų.“
„Dar laukia daug darbo, kad būtų galima patikrinti, ar šios klasės medžiagas galima gauti žemesnėje temperatūroje ir slėgyje. Bet ši nauja medžiagų klasė atveria visai naują galimybių pasaulį“, – apibendrino V.Struzhkinas.
Šaltinis Phys.org
