Sciencemag.cz
Doporučujeme
V nitru velkých planet Sluneční soustavy (a pochopitelně i mnohých exoplanet) předpokládáme fázi pevného vodíku, který se bude chovat jako kov, včetně dobré elektrické vodivosti. Problém je, že v pozemských podmínkách takovou formu vodíku těžko připravit; vyžaduje vysoké teploty a především tlaky (miliony atmosfér), které je obtížné realizovat i pomocí diamantové kovadlinky. Diamant je sám totiž za uvedených podmínek při kontaktu s vodíkem nestabilní.
Viz také: Spor o kovový vodík
Pohyb/chování atomů vodíku lze sice vypočítat pomocí rovnic kvantové mechaniky, ale výpočetní výkon potřebný k řešení rovnic pro více než několik tisíc atomů po dobu delší než několik nanosekund překračuje i možnosti současných superpočítačů.
Vědci z University of Cambridge, IBM Research a EPFL (hlavní autor studie Bingqing Cheng z Cambridge Cavendish Laboratory) nyní vyškolili k chápání interakcí vodíku umělou inteligenci. Po strojovém učení ze systému vypadly výsledky, které mají charakterizovat přechod vodíku do kovové fáze. Podle umělé inteligence zde neexistuje žádný kritický bod, respektive skupenská přeměna prvního řádu. Plynný molekulární vodík na kovový vodík s růstem tlaku přechází pomalu a pozvolna s tím, jak zanikají kovalentní vazby spojující dva atomy do molekuly H2. „Skrytý“ kritický bod má přinášet pravděpodobně i další nezvyklé vlastnosti v podobě maxim hustoty a tepelné kapacity. Navíc má existence pozvolného fázového přechodu vysvětlit i to, proč dosavadní experimenty s vodíkem za vysokých tlaků vedly k poněkud rozporuplným výsledkům.
Evidence for supercritical behaviour of high-pressure liquid hydrogen, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2677-y , www.nature.com/articles/s41586-020-2677-y
Zdroj: University of Cambridge/Phys.org
Poznámka PH: Kapalná fáze vodíku se během, přechodu z plynu na kov nevyskytuje? Na kovový vodík přechází „hustá tekutina“, možná zde ani nemá moc smysl rozlišovat mezi kapalinou a plynem? Jak si vůbec představit ten plynulý přechod, „něco mezi plynem a kovem“?
Maximum hustoty má i obyčejná voda, ta k tomu žádné podivnosti při fázové přeměně nevyžaduje.
Umělá inteligence odhalila podobnosti mezi zcela různými profesemi
K poznámce:
No, co jsme se na střední učili, tak přechod mezi kapalinou a plynem lze obejít pomocí tlaku a teploty tak, že obejdeme trojný bod. Proč by to nešlo směrem ke kovovému vodíku?
ano. pardon, ma poznamka je blbe napsana, moje chyba.
jeste me napada otazka, nakolik pevny vodik = kovovy vodik. chapu-li dobre, samotny pevny vodik pripravit lze celkem normalne, ale zadne kovove vlastnosti nema. je to „molekularni“ vodik, kde jsou vzdy 2 atomy k sobe bliz nez k jinym atomum, tento rozdil dela onu „kovovost“? (jeste souvisejici: kdyz zmrazime kyslik, pozname z toho, ze plyn je dvouatomovy?)
No, teď budu vařit z vody.
Kov by měl být charakteristický tím, že se valenční orbitaly prolínají mezi sousedními atomy, tedy elektrony mohou volně přecházet pomocí vnějšího elektrického pole sem a tam z míst, kam jsme napumpovali přebytečné elektrony do míst, odkud jsme je odčerpali. To by mělo vytvářet proud elektronů. Vodič tedy teoreticky můžeme vytvořit ze všeho, u čeho se nám podaří propojit valenční orbitaly.
To se dá zařídit minimálně dvěma způsoby:
1) Můžeme látku schladit na velmi nízké teploty, takže se atomy přestanou odšťouchávat pohybem. Dojde k přiblížení orbitalů, k vytvoření něčeho, co by se dalo nazvat superkrystalem, kdy je mřížka zcela zarovnaná. To b mohl být důvod, proč například Helium je supervodičem. Dráhy elektronů mohou být napřímené, třebas elektrickým proudem, dojde k zarovnání jader a elektrony pak cestují takřka dokonale rovně bez odporu.
2) Obrovským tlakem vynutíme prolnutí valenčních orbitalů, takže elektrony mohou snáze přeskakovat. Taková látka může být vodičem, ale horší to bude se supravodivostí, protože jádra zaujmou nejvýhodnější pozici ne tak, aby uhnuly cestujícím elektronům, ale tak, aby uhnuly tlaku.
Teoretickým důkazem mého vaření je to, zda kovový vodík je jen vodivý, nebo supravodivý. Teoreticky může být supravodivý v nějakém směru.
Hélium je síce supratekuté, ale že by bolo aj supravodivé???