Los antiguos alquimistas dedicaron sus vidas a intentar transformar el Plomo en Oro y hace unos pocos días un grupo de investigadores de Harvard ha publicado en la prestigiosa revista Science un estudio que bien podría ser catalogado como una hazaña de alquimia moderna. Nada más y nada menos que conseguir la transición de hidrógeno gas a hidrógeno metal.

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¿Y por qué “convertir” hidrógeno gas en hidrógeno metal es una hazaña digna de la alquimia?

Un poco más de información sobre el hidrógeno nos ayudará a entenderlo mejor. El hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica y el más ligero, es el elemento químico más abundante del universo y se presenta en su forma diatómica H2 como gas a temperatura ambiente. El hidrógeno es líquido a -253 °C y solido a -259 °C, temperaturas muy próximas al cero absoluto de -273,15 °C.

La producción de hidrógeno metal solamente había sido descrita teóricamente hace poco más de  ochenta años.  Los estudios teóricos predijeron que la formación de hidrógeno metálico requería de la aplicación de elevadísimas presiones cercanas los 25 Gigapascales (25.000.000.000 Pascales). Es posible que ahora os estéis preguntando si eso es mucho o es poco. Pues bien, la presión atmosférica a nivel del mar es de aproximadamente 101.325 Pascales, esta es la presión que soportan nuestros cuerpos en la superficie de la Tierra. La presión en las Fosas Marianas, las fosas oceánicas más profundas con una profundidad de unos 11 Km es 108.600.000 Pascales, es decir algo más de 1000 veces la presión atmosférica. La presión estimada para producir hidrógeno metálico es 230 veces mayor que en las Fosas Marianas y unas 230.000 veces mayor que la presión atmosférica, por lo que en aquella época se pensaba que nunca se podría comprobar si es posible producir hidrógeno metálico.

Parece ser que las estimaciones teóricas se quedaron bastantes cortas. Los investigadores de Harvard tuvieron que aplicar una presión de 495 Gigapascales!!! para lograr la hazaña.

Proceso de formación de hidrógeno metálico.

Para alcanzar presiones tan elevadas fue necesario comprimir hidrógeno sólido entre las puntas aplanadas de dos diamantes sintéticos. Para evitar que los diamantes se agrietaran, las puntas fueron cuidadosamente pulidas para eliminar defectos superficiales, calentadas para eliminar cualquier tensión interna residual y recubiertas de alúmina, un compuesto extremadamente duro de aluminio y oxígeno por el que el hidrógeno no puede filtrarse.

A presiones relativamente bajas, el hidrógeno sólido comprimido era transparente. A medida que la compresión se intensificaba, empezaba a volverse opaco y negro y a 495 Gpa, el hidrógeno se volvió brillante y reflexivo, indicando su transformación en metal. Los investigadores responsables del hallazgo creen que el hidrógeno metálico una vez creado podría ser estable a temperaturas y presiones ambiente.

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Pero… ¿Se ha conseguido de verdad hidrógeno metálico? Dudas y posibles aplicaciones.

La publicación del trabajo ha despertado un gran interés pero también ha generado mucha controversia entre la comunidad científica. Algunos expertos creen que el hallazgo podría estar basado en un error y que el brillo metálico podría deberse a los óxidos de aluminio que recubren la superficie de diamante y no al hidrógeno. También se han cuestionado las presiones utilizadas en el experimento, ya que al parecer los investigadores de Harvard no tomaron suficientes mediciones durante el proceso. Incluso antes de la publicación del hallazgo se llegó a decir que las condiciones en las que se realizó el experimento podían llevar a falsos positivos.

Si finalmente se verifica que se ha conseguido producir hidrógeno metálico, podríamos encontrarnos ante de uno de los mayores avances de la historia. Y aunque todavía estaríamos en un estado muy prematuro, las posibles aplicaciones podrían revolucionar los sectores de energía y aeronáutica. Potencialmente se podrían fabricar cables superconductores capaces de transportar electricidad sin pérdidas de energía, actualmente hasta un 15% de la energía se pierde por disipación. El transporte podría cambiar también radicalmente con la creación de trenes de levitación magnética de alta velocidad y coches eléctricos de alta eficiencia. Los autores del trabajo también creen que se podrían desarrollar combustibles para cohetes mucho más potentes que permitirán viajar mayores distancias en el espacio en menos tiempo.