Uma equipe de pesquisadores franceses publicou um artigo on-line no qual afirmam ter alcançado o santo graal da ciência dos materiais de pressão extrema: a criação de hidrogênio metálico em um laboratório.
Os físicos suspeitam desde a década de 1930 que, sob pressões extremas, os átomos de hidrogênio - os átomos mais leves da tabela periódica, contendo apenas um único próton cada um nos núcleos - podem mudar radicalmente suas propriedades. Em circunstâncias normais, o hidrogênio não conduz bem a eletricidade e tende a emparelhar-se com outros átomos de hidrogênio - assim como o oxigênio. Mas os físicos acreditam que, sujeito a pressão suficiente, o hidrogênio atuará como um metal alcalino - um grupo de elementos, incluindo lítio e sódio, em que cada um tem um único elétron em seus orbitais mais externos, que eles trocam com muita facilidade. Toda a tabela periódica está organizada em torno dessa ideia, com o hidrogênio colocado acima dos outros metais alcalinos na primeira coluna. Mas o efeito nunca foi visto conclusivamente em laboratório.
Agora, em um artigo publicado em 13 de junho na revista de pré-impressão arXiv, uma equipe de pesquisadores liderada por Paul Loubeyre, da Comissão Francesa de Energia Atômica, afirma ter conseguido. Esmagados entre os pontos de dois diamantes a cerca de 4,2 milhões de vezes a pressão atmosférica da Terra ao nível do mar (425 gigapascals), eles dizem que sua amostra de hidrogênio demonstrou propriedades metálicas.
"O hidrogênio metálico é o hidreto definitivo", escreveram os pesquisadores, referindo-se a uma classe de compostos à base de hidrogênio com propriedades extraordinárias. "Pode exibir supercondutividade à temperatura ambiente, uma transição de fusão a uma temperatura muito baixa para um estado incomum supercondutor-superfluido, uma alta difusão protônica e um armazenamento de alta densidade de energia".
Em outras palavras, espera-se que seja um material que conduz eletricidade indefinidamente à temperatura ambiente - uma característica quântica útil - e armazene energia com muita facilidade. Normalmente, os supercondutores são supercondutores apenas a temperaturas muito baixas.
A busca de décadas por hidrogênio metálico levou os pesquisadores a uma série de outros materiais que, a pressões um pouco mais baixas, exibem pelo menos algumas dessas propriedades. Mas para fazer isso, os pesquisadores tiveram que misturar hidrogênio com outros compostos de maneiras complicadas. Os pesquisadores os chamam de super-hidretos. Superidretos, ou o próprio hidrogênio metálico, podem um dia levar a tecnologias amplamente aprimoradas para transporte e armazenamento de energia, entre outros avanços, reportou a Live Science anteriormente
Os cientistas planetários também pensam que o hidrogênio metálico pode estar à espreita em planetas ultra-pesados, como Júpiter. Mas entender como tudo isso funciona exigia a geração de algumas coisas na Terra.
O problema era que o hidrogênio metálico parece se formar sob pressões que estão além da capacidade dos laboratórios de pesquisa de alta pressão mais extremos. O método padrão para gerar pressão extrema e sustentada em laboratório envolve o esmagamento de uma pequena amostra entre os pontos de dois diamantes super-duros. Mas, como a Live Science relatou anteriormente, além de 400 gigapascais, até os mais difíceis "dispositivos de células de bigorna de diamante" começam a quebrar.
Em 2016, uma equipe de pesquisadores afirmou ter criado hidrogênio metálico em um dispositivo de bigorna de diamante, mas coletou apenas dados limitados. E eles estavam com medo de liberar sua amostra do alcance de sua célula de bigorna de diamante, para que não fosse danificada. Outros pesquisadores, incluindo Loubeyre, disseram à Forbes na época que não estavam convencidos por esse trabalho - que baseava sua reivindicação de hidrogênio metálico em apenas um único ponto de dados: a refletividade do material.
Mais tarde, os cientistas disseram que perderam a amostra após a quebra do dispositivo de bigorna de diamante.
O novo estudo baseia sua alegação de produzir hidrogênio metálico principalmente na maneira como a amostra altera os feixes de luz infravermelha à medida que a bigorna se aplica e libera pressão. Por um lado, os pesquisadores repetiram seu experimento, ajustando a pressão para cima e para baixo para fazer com que o material "transitasse" de um lado para outro de estados aparentemente metálicos para estados não metálicos. Os autores escreveram que a chave para atingir essas altas pressões era a forma precisa dos diamantes - tornados perfeitamente toroidais por um processo chamado irradiação de íons focada.
No entanto, o estudo não foi sujeito a revisão por pares, e resta ver como a comunidade maior de física de alta pressão reagirá a essa afirmação.
