Quase um século depois de teorizado, Cientistas de Harvard conseguiram criar os mais raros - e potencialmente um dos mais valiosos - materiais do planeta.

O material - hidrogênio metálico atômico - foi criado por Thomas D. Cabot, professor de Ciências Naturais Isaac Silvera e pós-doutorado Ranga Dias. Além de ajudar os cientistas a responder a questões fundamentais sobre a natureza da matéria, teoriza-se que o material tem uma ampla gama de aplicações, inclusive como supercondutor à temperatura ambiente. A criação do material raro é descrita em um artigo de 26 de janeiro publicado em Ciência .

"Este é o Santo Graal da física de alta pressão, "Silvera disse." É a primeira amostra de hidrogênio metálico na Terra, então quando você está olhando para ele, você está olhando para algo que nunca existiu antes. "

Para criá-lo, Silvera e Dias espremeram uma pequena amostra de hidrogênio em 495 gigapascal, ou mais de 71,7 milhões de libras por polegada quadrada - maior do que a pressão no centro da Terra. Nessas pressões extremas, Silvera explicou, hidrogênio molecular sólido - que consiste em moléculas nos locais da rede do sólido - se decompõe, e as moléculas fortemente ligadas se dissociam para se transformar em hidrogênio atômico, que é um metal.

Embora o trabalho ofereça uma nova janela importante para a compreensão das propriedades gerais do hidrogênio, ele também oferece dicas tentadoras de novos materiais potencialmente revolucionários.

"Uma previsão muito importante é que o hidrogênio metálico deve ser metaestável, "Silvera disse." Isso significa que se você tirar a pressão, vai ficar metálico, semelhante à forma como os diamantes se formam a partir do grafite sob intenso calor e pressão, mas permanece um diamante quando a pressão e o calor são removidos. "

Entender se o material é estável é importante, Silvera disse, porque as previsões sugerem que o hidrogênio metálico poderia atuar como um supercondutor em temperatura ambiente.

"Isso seria revolucionário, "disse ele." Até 15 por cento da energia é perdida para dissipação durante a transmissão, então, se você pudesse fazer fios deste material e usá-los na rede elétrica, isso pode mudar essa história. "

Entre o Santo Graal da física, um supercondutor de temperatura ambiente, Dias disse, poderia mudar radicalmente nosso sistema de transporte, tornando possível a levitação magnética de trens de alta velocidade, além de tornar os carros elétricos mais eficientes e melhorar o desempenho de muitos dispositivos eletrônicos.

O material também pode fornecer grandes melhorias na produção e armazenamento de energia - porque os supercondutores têm resistência zero, a energia pode ser armazenada mantendo correntes em bobinas supercondutoras, e então ser usado quando necessário.

Embora tenha o potencial de transformar a vida na Terra, hidrogênio metálico também pode desempenhar um papel fundamental em ajudar os humanos a explorar os confins do espaço, como o propelente de foguete mais poderoso já descoberto.

"É necessária uma enorme quantidade de energia para fazer hidrogênio metálico, "Silvera explicou." E se você convertê-lo de volta em hidrogênio molecular, toda essa energia é liberada, por isso o tornaria o propelente de foguete mais poderoso conhecido pelo homem, e poderia revolucionar os foguetes. "

Os combustíveis mais poderosos em uso hoje são caracterizados por um "impulso específico" - uma medida, em segundos, de quão rápido um propelente é disparado da parte de trás de um foguete - de 450 segundos. O impulso específico para hidrogênio metálico, por comparação, é teorizado como sendo 1, 700 segundos.

"Isso permitiria facilmente que você explorasse os planetas exteriores, "Disse Silvera." Seríamos capazes de colocar foguetes em órbita com apenas um estágio, contra dois, e poderia enviar cargas úteis maiores, então pode ser muito importante. "

Para criar o novo material, Silvera e Dias recorreram a um dos materiais mais duros da Terra - o diamante.

Mas ao invés de diamante natural, Silvera e Dias usaram duas pequenas peças de diamante sintético cuidadosamente polido que foram então tratadas para torná-las ainda mais resistentes e então montadas uma em frente à outra em um dispositivo conhecido como célula de bigorna de diamante.

"Os diamantes são polidos com pó de diamante, e que pode arrancar carbono da superfície, "Silvera disse." Quando olhamos para o diamante usando microscopia de força atômica, encontramos defeitos, o que poderia enfraquecer e quebrar. "

A solução, ele disse, era usar um processo de corrosão iônica reativa para raspar uma camada minúscula - apenas cinco mícrons de espessura, ou cerca de um décimo de um cabelo humano - da superfície do diamante. Os diamantes foram então revestidos com uma fina camada de alumina para evitar que o hidrogênio se difundisse em sua estrutura cristalina e os fragilizasse.

Depois de mais de quatro décadas de trabalho com hidrogênio metálico, e quase um século depois de ser teorizado pela primeira vez, vendo o material pela primeira vez, Silvera disse, foi emocionante.

"Foi muito emocionante, "disse ele." Ranga estava conduzindo o experimento, e pensamos que poderíamos chegar lá, mas quando ele me ligou e disse, 'A amostra está brilhando, 'Eu fui correndo lá embaixo, e era hidrogênio metálico.

"Eu disse imediatamente que temos que fazer as medições para confirmá-lo, então reorganizamos o laboratório ... e foi isso que fizemos, "disse ele." É uma conquista tremenda, e mesmo que só exista nesta célula de bigorna de diamante em alta pressão, é uma descoberta muito fundamental e transformadora. "