Một nhóm các nhà nghiên cứu người Pháp đã đăng một bài báo lên mạng, trong đó họ tuyên bố đã đạt được chén thánh của khoa học vật liệu cực áp: tạo ra hydro kim loại trong phòng thí nghiệm.
Các nhà vật lý đã nghi ngờ từ những năm 1930 rằng dưới áp lực cực lớn, các nguyên tử hydro - nguyên tử nhẹ nhất trong bảng tuần hoàn, chỉ chứa một proton duy nhất trong mỗi hạt nhân - có thể thay đổi hoàn toàn tính chất của chúng. Trong trường hợp bình thường, hydro không dẫn điện tốt và có xu hướng kết hợp với các nguyên tử hydro khác - giống như oxy. Nhưng các nhà vật lý tin rằng, chịu đủ áp lực, hydro sẽ hoạt động như một kim loại kiềm - một nhóm các nguyên tố, bao gồm lithium và natri, mỗi loại có một electron trong quỹ đạo ngoài cùng của chúng, chúng trao đổi rất dễ dàng. Toàn bộ bảng tuần hoàn được tổ chức xung quanh ý tưởng này, với hydro được đặt phía trên các kim loại kiềm khác trong cột đầu tiên. Nhưng hiệu quả chưa bao giờ được kết luận trong phòng thí nghiệm.
Bây giờ, trong một bài báo đăng ngày 13 tháng 6 trên tạp chí arXiv, một nhóm các nhà nghiên cứu do Paul Loubeyre thuộc Ủy ban Năng lượng nguyên tử Pháp tuyên bố đã rút nó ra. Bị nghiền nát giữa các điểm của hai viên kim cương tới khoảng 4.2 triệu lần áp suất khí quyển của Trái đất ở mực nước biển (425 gigapascal), họ nói rằng mẫu của chúng có tính chất kim loại được chứng minh bằng hydro.
"Kim loại hydro là hydrua cuối cùng", các nhà nghiên cứu viết, đề cập đến một loại hợp chất dựa trên hydro có đặc tính phi thường. "Nó có thể biểu hiện tính siêu dẫn nhiệt độ phòng, sự chuyển tiếp nóng chảy ở nhiệt độ rất thấp sang trạng thái siêu dẫn siêu bất thường, khuếch tán proton cao và lưu trữ mật độ năng lượng cao."
Nói cách khác, nó được dự đoán là vật liệu dẫn điện vô thời hạn ở nhiệt độ phòng - một đặc điểm lượng tử hữu ích - và lưu trữ năng lượng rất dễ dàng. Thông thường, chất siêu dẫn chỉ siêu dẫn ở nhiệt độ rất thấp.
Cuộc săn lùng kim loại hydro kéo dài hàng thập kỷ đã khiến các nhà nghiên cứu đưa ra một loạt các vật liệu khác, ở áp suất thấp hơn một chút, thể hiện ít nhất một số tính chất này. Nhưng để làm được điều đó, các nhà nghiên cứu đã phải trộn hydro với các hợp chất khác theo những cách phức tạp. Các nhà nghiên cứu gọi chúng là siêu hydrua. Siêu hydrua, hoặc chính hydro kim loại, một ngày nào đó có thể dẫn đến các công nghệ cải tiến rất lớn để vận chuyển và lưu trữ năng lượng, trong số những tiến bộ khác, Live Science đã báo cáo trước đây
Các nhà khoa học hành tinh cũng nghĩ rằng hydro kim loại có thể ẩn nấp trong các hành tinh siêu nặng, như Sao Mộc. Nhưng hiểu làm thế nào tất cả những gì hoạt động cần thiết tạo ra một số thứ trên Trái đất.
Vấn đề là hydro kim loại dường như hình thành ở áp suất vượt quá khả năng của các phòng thí nghiệm nghiên cứu áp suất cao cực đoan nhất. Phương pháp tiêu chuẩn để tạo áp suất cực lớn, duy trì trong phòng thí nghiệm bao gồm nghiền một mẫu nhỏ giữa các điểm của hai viên kim cương siêu cứng. Nhưng như Live Science đã báo cáo trước đây, vượt quá 400 gigapascal, ngay cả những "thiết bị tế bào kim cương cứng" nhất cũng bắt đầu bị phá vỡ.
Năm 2016, một nhóm các nhà nghiên cứu tuyên bố đã tạo ra hydro kim loại trong một thiết bị đe kim cương, nhưng chỉ thu thập dữ liệu hạn chế. Và họ đã sợ phát hành mẫu của họ khỏi sự nắm bắt của tế bào đe kim cương của họ, kẻo nó bị hỏng. Các nhà nghiên cứu khác, bao gồm Loubeyre, đã nói với Forbes vào thời điểm đó rằng họ không bị thuyết phục bởi bài báo đó - dựa trên yêu cầu hydro kim loại của nó chỉ trên một bảng dữ liệu duy nhất: độ phản xạ của vật liệu.
Sau đó, các nhà khoa học nói rằng họ đã mất mẫu sau khi thiết bị tế bào đe kim cương của họ bị hỏng.
Nghiên cứu mới dựa trên cơ sở tuyên bố sản xuất hydro kim loại chủ yếu dựa trên cách mẫu thay đổi chùm tia hồng ngoại khi cái đe áp dụng và giải phóng áp lực. Đối với một điều, các nhà nghiên cứu lặp lại thí nghiệm của họ, điều chỉnh áp lực lên và xuống để làm cho vật liệu "chuyển đổi" qua lại từ trạng thái kim loại rõ ràng sang trạng thái phi kim. Chìa khóa để đạt được những áp lực cao đó, các tác giả đã viết, là hình dạng chính xác của những viên kim cương - được tạo hình xuyến hoàn hảo bằng một quá trình gọi là chùm ion tập trung.
Tuy nhiên, nghiên cứu đã không được đánh giá ngang hàng, và vẫn còn phải xem cộng đồng vật lý áp suất cao lớn hơn sẽ phản ứng thế nào với tuyên bố này.
