Casi un siglo después de que se teorizara, Los científicos de Harvard han logrado crear los materiales más raros y potencialmente uno de los más valiosos del planeta.

El material, hidrógeno atómico metálico, fue creado por el profesor Thomas D. Cabot de Ciencias Naturales Isaac Silvera y el becario postdoctoral Ranga Dias. Además de ayudar a los científicos a responder preguntas fundamentales sobre la naturaleza de la materia, Se teoriza que el material tenga una amplia gama de aplicaciones, incluso como superconductor a temperatura ambiente. La creación del material raro se describe en un artículo del 26 de enero publicado en Ciencias .

"Este es el santo grial de la física de alta presión, ", Dijo Silvera." Es la primera muestra de hidrógeno metálico en la Tierra, así que cuando lo miras, estás viendo algo que nunca ha existido antes ".

Para crearlo, Silvera y Dias exprimieron una pequeña muestra de hidrógeno a 495 gigapascales, o más de 71,7 millones de libras por pulgada cuadrada, mayor que la presión en el centro de la Tierra. En esas presiones extremas, Silvera explicó, El hidrógeno molecular sólido, que consiste en moléculas en los sitios de la red del sólido, se descompone, y las moléculas fuertemente unidas se disocian para transformarse en hidrógeno atómico, que es un metal.

Si bien el trabajo ofrece una nueva ventana importante para comprender las propiedades generales del hidrógeno, también ofrece sugerencias tentadoras sobre nuevos materiales potencialmente revolucionarios.

"Una predicción que es muy importante es que se prevé que el hidrógeno metálico sea metaestable, "Dijo Silvera." Eso significa que si te quitas la presión, se quedará metálico, similar a la forma en que los diamantes se forman a partir del grafito bajo intenso calor y presión, pero sigue siendo un diamante cuando se elimina la presión y el calor ".

Entender si el material es estable es importante, Silvera dijo, porque las predicciones sugieren que el hidrógeno metálico podría actuar como superconductor a temperatura ambiente.

"Eso sería revolucionario, ", dijo." Hasta el 15 por ciento de la energía se pierde por disipación durante la transmisión, Entonces, si pudiera hacer cables con este material y usarlos en la red eléctrica, podría cambiar esa historia ".

Entre los santos griales de la física, un superconductor a temperatura ambiente, Dias dijo, podría cambiar radicalmente nuestro sistema de transporte, hacer posible la levitación magnética de los trenes de alta velocidad, además de hacer que los coches eléctricos sean más eficientes y mejorar el rendimiento de muchos dispositivos electrónicos.

El material también podría proporcionar mejoras importantes en la producción y el almacenamiento de energía, ya que los superconductores tienen una resistencia cero, la energía podría almacenarse manteniendo corrientes en bobinas superconductoras. y luego usarse cuando sea necesario.

Aunque tiene el potencial de transformar la vida en la Tierra, El hidrógeno metálico también podría desempeñar un papel clave para ayudar a los humanos a explorar los confines del espacio. como el propulsor de cohetes más poderoso descubierto hasta ahora.

"Se necesita una enorme cantidad de energía para producir hidrógeno metálico, ", Explicó Silvera." Y si lo vuelves a convertir en hidrógeno molecular, toda esa energía se libera, por lo que lo convertiría en el propulsor de cohetes más poderoso conocido por el hombre, y podría revolucionar la cohetería ".

Los combustibles más potentes que se utilizan en la actualidad se caracterizan por un "impulso específico":una medida, en segundos, de qué tan rápido se dispara un propulsor desde la parte trasera de un cohete, de 450 segundos. El impulso específico del hidrógeno metálico, en comparación, se teoriza que es 1, 700 segundos.

"Eso te permitiría explorar fácilmente los planetas exteriores, ", Dijo Silvera." Podríamos poner cohetes en órbita con una sola etapa, versus dos, y podría enviar cargas útiles más grandes, por lo que podría ser muy importante ".

Para crear el nuevo material, Silvera y Dias recurrieron a uno de los materiales más duros de la Tierra:el diamante.

Pero en lugar de un diamante natural, Silvera y Dias usaron dos pequeñas piezas de diamante sintético cuidadosamente pulido que luego fueron tratadas para hacerlas aún más resistentes y luego montadas una frente a la otra en un dispositivo conocido como celda de yunque de diamante.

"Los diamantes se pulen con polvo de diamante, y eso puede arrancar carbono de la superficie, ", Dijo Silvera." Cuando miramos el diamante usando microscopía de fuerza atómica, encontramos defectos, lo que podría hacer que se debilite y se rompa ".

La solución, él dijo, era utilizar un proceso de grabado de iones reactivos para afeitar una capa diminuta, de solo cinco micrones de grosor, o aproximadamente una décima parte de un cabello humano, de la superficie del diamante. Luego, los diamantes se recubrieron con una fina capa de alúmina para evitar que el hidrógeno se difunda en su estructura cristalina y los debilite.

Después de más de cuatro décadas de trabajo con hidrógeno metálico, y casi un siglo después de que se teorizara por primera vez, viendo el material por primera vez, Silvera dijo, fue emocionante.

"Fue realmente emocionante, "dijo." Ranga estaba ejecutando el experimento, y pensamos que podríamos llegar allí pero cuando me llamó y me dijo 'La muestra está brillando, 'Fui corriendo allá abajo, y era hidrógeno metálico.

"Inmediatamente dije que teníamos que hacer las mediciones para confirmarlo, así que reorganizamos el laboratorio ... y eso es lo que hicimos, ", dijo." Es un logro tremendo, e incluso si solo existe en esta celda de yunque de diamante a alta presión, es un descubrimiento fundamental y transformador ".