Il misterioso idrogeno metallico: una scoperta sorprendente che ha sfidato le convinzioni dei chimici del XIX secolo, ma supportata da decenni di ricerca scientifica.
La diversità delle proprietà degli elementi nell’Universo
Indice Articolo
Una scoperta rivoluzionaria: l’idrogeno metallico
Da circa ottant’anni, eminenti scienziati come Wigner e Huntington hanno teorizzato l’esistenza dell’idrogeno metallico a pressioni estreme. Questa ipotesi, inizialmente priva di evidenze sperimentali, è stata definita il “Santo Graal della fisica ad alta pressione”. L’idrogeno: un elemento straordinario
L’idrogeno, l’elemento più semplice, è composto da un protone e un elettrone nella sua forma più comune, il Protio. Nel 2011, i ricercatori della NASA hanno ipotizzato che l’idrogeno metallico potesse essere un potenziale combustibile per i razzi, suggerendo di trasformare l’idrogeno solido in forma metallica iniettando elettroni. La metallizzazione dell’idrogeno
La metallizzazione dell’idrogeno rappresenta un caso unico di materia degenerata, con un cambiamento di fase che porta alla formazione di un reticolo cristallino con nuclei atomici di idrogeno e elettroni delocalizzati. Un esempio di successo scientifico
Nel gennaio 2016, una ricerca dell’Università di Edimburgo ha dimostrato che sottoponendo idrogeno a elevate pressioni tra due incudini di diamante, si può ottenere idrogeno solido con una struttura cristallina a temperatura ambiente, confermando così l’esistenza dell’idrogeno metallico. Questa scoperta rappresenta un passo avanti significativo nella comprensione della materia e potrebbe avere importanti implicazioni per futuri sviluppi tecnologici e spaziali.La Fase V della materia non ha permesso di effettuare una misurazione della conducibilità del materiale a causa della stretta fenditura tra i due incudini di diamante. In condizioni normali, l’idrogeno si trova sotto forma molecolare, con un legame che coinvolge due atomi che condividono due elettroni in un orbitale molecolare di tipo σ. Questo legame influenza varie proprietà della molecola, inclusa la lunghezza d’onda della luce assorbita quando gli elettroni vengono eccitati. L’idrogeno molecolare, essendo trasparente alla luce visibile, non assorbe radiazione nell’intervallo visibile.
Recenti studi hanno dimostrato che quando l’idrogeno è in fase solida, o metallica, il legame si rompe, generando elettroni di conduzione che si manifestano con una colorazione scura del materiale. Questo cambiamento è visibile tramite la trasmissione e la riflessione della luce visibile.
Caratterizzazione
I ricercatori hanno impiegato la spettroscopia Raman per studiare il fenomeno. Questa tecnica si basa sulla diffusione di radiazione elettromagnetica monocromatica proveniente da un laser da parte del campione, fornendo informazioni sulla struttura dei livelli energetici vibrazionali molecolari. Durante l’esperimento, i due modi di vibrazione presenti nella molecola di H2 cominciano a scomparire a una determinata pressione, mentre le intensità dei restanti modi decrescono rapidamente.
Nonostante evidenze di un legame residuale, i ricercatori ipotizzano che questa fase rappresenti una nuova forma di idrogeno. Si suppone che a pressioni più elevate possa formarsi idrogeno metallico. Per ulteriori approfondimenti su orbitali molecolari e diffusione Raman, clicca [qui](http://chimicamo.org//chimica-generale/orbitali-molecolari/) e [qui](http://chimicamo.org//chimica-fisica/diffusione-rayleigh-e-diffusione-raman/).
