8 décadas después consiguen el hidrógeno metálico

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8 décadas después consiguen el hidrógeno metálico

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El hidrógeno es el átomo más simple que existe. Está en el agua y en gran cantidad de compuestos químicos. Representa la mayor parte de la materia visible del universo y, en la Tierra, se suele encontrar por partida doble: dos átomos que forman una molécula de gas. De él se sabe mucho pero quedan interrogantes. Esta semana, una de las preguntas se ha aclarado: enfriando y apretando mucho sus moléculas, el hidrógeno se hace metal. Es decir, probablemente es capaz de conducir la electricidad y el calor.

Es algo que fue predicho hace más de ocho décadas y ahora lo han logrado dos investigadores de la Universidad de Harvard en Cambridge (EE.UU.), que sometieron al hidrógeno a una presión mayor que la del centro de la Tierra y casi cinco millones de veces superior a la que ejerce la atmósfera sobre cada uno de nosotros.

La presión a la que se sometió el hidrógeno es casi cinco millones de veces superior a la que ejerce la atmósfera sobre cada uno de nosotros

La clave, poner al hidrógeno entre dos diamantes específicamente preparados para soportar esa altísima presión e ir bajando la temperatura hasta rondar los 200 grados centígrados bajo cero. En paralelo, analizar cómo se reflejaba la luz en el hidrógeno apretado entre los imanes para tener pistas de su transformación a metal. Así lo explican hoy los autores en la revista Science.

Superconductor eléctrico y propulsor de cohetes

El estudio es relevante, en primer lugar, porque por fin constata lo que en 1935 predijeron dos científicos llamados Wigner y Huntington.
Eso sí, la presión necesaria para crear hidrógeno metálico ha sido mayor que la que ellos propusieron. Y queda por confirmar que, como vaticinaron, el minúsculo material obtenido es sólido: con las técnicas utilizadas solo se sabe que es metálico, pero no si es líquido o sólido.

En segundo lugar, la teoría indica también que el hidrógeno metálico puede ser un superconductor de electricidad a temperatura ambiente o incluso más alta. Sería todo un avance, porque actualmente los superconductores funcionan a bajas temperaturas y no lo hacen en nuestra vida más cuotidiana, sino por ejemplo en los aparatos de resonancia magnética o en centros de aceleración de partículas.

El hidrógeno metálico puede ser un superconductor de electricidad a temperatura ambiente

Además, algunas predicciones apuntan que, si efectivamente el hidrógeno metálico obtenido fuera sólido, aunque se redujera esa inmensa presión ejercida sobre él, una vez adquiridas las características metálicas las mantendría incluso a temperatura ambiente.

Si todo esto fuera posible, las opciones serían inmensas. “Si es estable a temperatura ambiente, se podrían fabricar potentes imanes. Si es superconductor, se podría transportar energía eléctrica en una red eléctrica sin disipación. También se ha predicho que será el propulsor de cohetes más potente y revolucionaría su fabricación si se pudiera producir en grandes cantidades”. Es lo que explica el autor principal del estudio, el profesor Isaac F. Silvera.

“La producción de hidrógeno metálico en el laboratorio es un gran hito que puede permitir a corto plazo un importante progreso tecnológico en varios campos, también como combustible para la exploración espacial”, resalta en la misma línea el investigador Josep Maria Trigo desde el Institut de Ciències de l’Espai (IEEC – CSIC).

Se ha predicho que será el propulsor de cohetes más potente y revolucionaría su fabricación si se pudiera producir en grandes cantidadesIsaac F. Silvera

Hidrógeno

Primero, saber si es sólido y superconductor

Pero, antes de todo eso, quedan muchos pasos por delante. De momento solo se ha constatado que a muy bajas temperaturas y a muy alta presión, el hidrógeno adquiere características metálicas. “Ahora planificamos experimentos para determinar si es sólido o líquido”, avanza Silvera.

El científico recuerda que su mismo grupo de investigación consiguió hace un año producir hidrógeno metálico líquido a mayor temperatura y menor presión, algo que también se ha logrado en los llamados experimentos de choque, en los cuales, no obstante, las muestras acaban destruidas.

“El resultado experimental es convincente”, opina por su parte el profesor Xavier Obradors, director del Instituto de Ciència de Materials de Barcelona, centro del CSIC. “Ahora hay que demostrar que el hidrógeno metálico es superconductor. Un superconductor a temperatura ambiente es un sueño antiguo que democratizaría la energía eléctrica, que en los años sesenta parecía casi esotérico y que hace mucho que se persigue”, apunta.

Un superconductor a temperatura ambiente es un sueño antiguo que democratizaría la energía eléctricaXavier Obradors

Hidrógeno

Eso sí, Obradors ve un obstáculo en la inmensa presión necesaria para crear ese hidrógeno metálico y considera complicado que al reducir la presión el material se mantenga estable. “No me imagino poder utilizar un material superconductor a tan altas presiones, aunque puede servir para estudiar qué pasa en el interior de la Tierra o en las estrellas, que en su corazón tienen presiones de esta magnitud”, explica.

Entre diamantes

Una magnitud que los autores del estudio consiguieron al apretar el hidrógeno entre dos diamantes sintéticos preparados especialmente para ello. Los diamantes estaban dentro de un aparato donde la temperatura fue bajando para que el hidrógeno pasara, justo al principio, de gas a líquido, y luego a material metálico.
Este grupo de Harvard, recuerda Obradors, es especialista en la creación de sistemas para conseguir tan altas presiones.

No obstante, hasta el momento solo se ha visto que es posible producir hidrógeno metálico y el siguiente paso es aclarar si es sólido o líquido

Al aumentar la presión, detalla el profesor Silvera, “el volumen de la muestra se redujo unas quince veces”. La consecuencia fue que, al estar tan apretadas, las moléculas se rompieron y se obtuvo el resultado final, que es un entramado de átomos sueltos con propiedades metálicas.

Analizar la luz que reflejan

Los diamantes tienen una altísima dureza y por eso posibilitan producir tan altas presiones. Pero además, “su transparencia permite medir las propiedades ópticas del material que hay entre dos diamantes mediante un haz de luz”, aclara Obradors.

Esto es lo que hicieron los autores del estudio: analizaron cómo cambiaba la luz que reflejaba el hidrógeno a medida que sus características iban evolucionando. Primero se visualizaba transparente, luego pasó a ser muy oscuro, y al final adquirió el tono que revelaba sus nuevas características metálicas. Es decir, el color que muestra la imagen que acompaña este texto.

Fuente: La Vanguardia

Acerca del Autor

Pienso que si perdemos la curiosidad no hay nada; no hay reflexión y, por tanto, no hay conocimiento y no hay ninguna posibilidad de saber, de llegar al final de algo. Sin curiosidad, directamente no estás vivo.