Hidrogênio metálico... Finalmente?

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/02/2020

O experimento usou um novo tipo de prensa, chamado bigorna de diamante toroidal.
[Imagem: Paul Loubeyre et al. - 10.1038/s41586-019-1927-3]

Bigorna de diamante toroidal

Em 2017, uma equipe norte-americana causou sensação e controvérsia ao alegar ter criado hidrogênio metálico pela primeira vez, sob pressões entre 465 e 495 gigapascais (GPa) - 1 GPa equivale a 9.869 vezes a atmosfera padrão da Terra.

Uma equipe francesa agora alega ter obtido o hidrogênio sólido a 425 GPa.

Os cientistas teorizam há muito tempo que, se o gás hidrogênio for exposto a uma pressão suficiente, ele passa para o estado sólido, tornando-se um metal. E um metal muitíssimo interessante, porque guarda uma quantidade de energia incomparável.

Mas as teorias não foram capazes de derivar quanto de pressão seria necessário para solidificar o hidrogênio. As dúvidas sobre as teorias ficaram mais fortes quando os pesquisadores desenvolveram ferramentas, chamadas bigornas de diamante, capazes de exercer as altas pressões que se julgavam necessárias para espremer o hidrogênio e torná-lo um metal - os teóricos então começaram a aumentar o número.

Nos últimos anos, no entanto, os cientistas parecem ter chegado a um consenso - sua matemática mostrou que o hidrogênio deveria fazer a transição de estado em aproximadamente 425 gigapascais. No trabalho de 2017, a equipe norte-americana desmentiu também esse número, mas agora Paul Loubeyre e seus colegas dizem que ele parece ser válido.

Para fazer seus experimentos, eles desenvolveram um novo tipo de prensa, chamado bigorna de diamante toroidal. A diferença é que a ponta de diamante que faz a pressão sobre a amostra tem uma forma de anel, com uma cúpula ranhurada. Quando em uso, essa cúpula se deforma ligeiramente, mas não se quebra. Isso permitiu atingir pressões de até 600 GPa.

• Recorde mundial: Alcançada pressão de 1 terapascal

Confirmação do hidrogênio metálico

É difícil colocar um ponto final nesses experimentos porque, se já é possível atingir as pressões desejadas, ainda é muito complicado testar a amostra no interior da bigorna de diamante conforme ela vai sendo pressionada - é por isso que algumas equipes estão tentando transformar os defeitos no diamante em sensores para monitorar essas condições extremas.

Loubeyre lidou com esse desafio lançando um feixe de luz infravermelha no centro da bigorna. Sob condições normais, a luz pode passar direto pelo hidrogênio gasoso. Mas, se encontrar um metal pelo caminho, a luz é bloqueada ou refletida.

Os dados indicam que, quando a bigorna atinge 425 GPa, toda a luz infravermelha e visível é refletida, o que sugere que o hidrogênio se tornou metálico nessa pressão.

A equipe conhece bem o campo em que está trabalhando e, certos de que o resultado levantará muita polêmica, anunciaram que já estão se preparando para realizar novos testes para reforçar suas conclusões. Desta vez, eles vão testar se a amostra conduz eletricidade.

Bibliografia:

Artigo: Synchrotron infrared spectroscopic evidence of the probable transition to metal hydrogen
Autores: Paul Loubeyre, Florent Occelli, Paul Dumas
Revista: Nature
DOI: 10.1038/s41586-019-1927-3

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