Un'illustrazione di Ar(H2)2 nella cella dell'incudine diamantata. Le frecce rappresentano diversi modi in cui gli strumenti spettroscopici studiano l'effetto di pressioni estreme sulla struttura cristallina e sulla struttura molecolare del composto. (Per gli esperti, la freccia rossa rappresenta la spettroscopia Raman, la freccia nera rappresenta la diffrazione dei raggi X di sincrotrone, e la freccia grigia rappresenta la spettroscopia di assorbimento ottico.) Credito:Cheng Ji.
L'idrogeno è sia l'elemento più semplice che il più abbondante nell'universo, quindi studiarlo può insegnare agli scienziati l'essenza della materia. Eppure ci sono ancora molti segreti dell'idrogeno da svelare, compreso il modo migliore per forzarlo in un superconduttore, stato metallico senza resistenza elettrica.
"Sebbene teoricamente ideale per il trasferimento o lo stoccaggio di energia, l'idrogeno metallico è estremamente difficile da produrre sperimentalmente, " disse Ho-kwang "Dave" Mao, che ha guidato un team di fisici nella ricerca sull'effetto del gas nobile argon sull'idrogeno pressurizzato.
È stato a lungo proposto che introducendo impurità in un campione di idrogeno molecolare, H2, potrebbe aiutare a facilitare il passaggio a uno stato metallico. Quindi Mao e il suo team hanno deciso di studiare le interazioni intermolecolari dell'idrogeno che è debolmente legato, o "drogato, "con argon, Ar(H2)2, sotto pressioni estreme. L'idea è che l'impurità potrebbe cambiare la natura dei legami tra le molecole di idrogeno, riducendo la pressione necessaria per indurre la transizione non metallo-metallo. Ricerche precedenti avevano indicato che Ar(H2)2 potrebbe essere un buon candidato.
Sorprendentemente, hanno scoperto che l'aggiunta di argon non facilitava i cambiamenti molecolari necessari per avviare uno stato metallico nell'idrogeno. I loro risultati sono pubblicati da Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .
Il team ha portato l'idrogeno drogato con argon fino a 3,5 milioni di volte la pressione atmosferica normale, o 358 gigapascal, all'interno di una cella a incudine di diamante e ha osservato i suoi cambiamenti strutturali utilizzando strumenti spettroscopici avanzati.
Quello che hanno scoperto è che l'idrogeno è rimasto nella sua forma molecolare anche fino alle pressioni più elevate, indicando che l'argon non è il facilitatore che molti avevano sperato che fosse.
"Contrariamente alle previsioni, l'aggiunta di argon non ha creato una sorta di "pressione chimica" sull'idrogeno, avvicinando le sue molecole. Piuttosto, ha avuto l'effetto opposto, ", ha detto l'autore principale Cheng Ji.
