Waterstof is zowel het eenvoudigste als het meest overvloedige element in het universum, dus het bestuderen ervan kan wetenschappers leren over de essentie van materie. En toch zijn er nog veel waterstofgeheimen om te ontsluiten, inclusief hoe het het beste in een supergeleidende, metalen toestand zonder elektrische weerstand.

"Hoewel theoretisch ideaal voor energieoverdracht of -opslag, metallische waterstof is uiterst uitdagend om experimenteel te produceren, " zei Ho-kwang "Dave" Mao, die een team van natuurkundigen leidde bij het onderzoeken van het effect van het edelgas argon op waterstof onder druk.

Er is lang gesuggereerd dat het introduceren van onzuiverheden in een monster van moleculaire waterstof, H2, zou kunnen helpen de overgang naar een metaalachtige toestand te vergemakkelijken. Dus Mao en zijn team gingen op zoek naar de intermoleculaire interacties van waterstof die zwak gebonden is, of "gedoopt, "met argon, Ar(H2)2, onder extreme druk. Het idee is dat de onzuiverheid de aard van de bindingen tussen de waterstofmoleculen zou kunnen veranderen, het verminderen van de druk die nodig is om de niet-metaal-naar-metaal overgang te induceren. Eerder onderzoek had uitgewezen dat Ar(H2)2 een goede kandidaat zou kunnen zijn.

Verrassend genoeg, ze ontdekten dat de toevoeging van argon de moleculaire veranderingen die nodig zijn om een ​​metallische toestand in waterstof te initiëren niet vergemakkelijkte. Hun bevindingen worden gepubliceerd door de Proceedings van de National Academy of Sciences .

Het team bracht de met argon gedoteerde waterstof tot 3,5 miljoen keer de normale atmosferische druk - of 358 gigapascal - in een diamanten aambeeldcel en observeerde de structurele veranderingen met behulp van geavanceerde spectroscopische hulpmiddelen.

Wat ze ontdekten was dat waterstof in zijn moleculaire vorm bleef, zelfs tot de hoogste druk, wat aangeeft dat argon niet de facilitator is die velen hadden gehoopt dat het zou zijn.

"In tegenstelling tot voorspellingen, de toevoeging van argon zorgde niet voor een soort 'chemische druk' op de waterstof, waardoor de moleculen dichter bij elkaar worden geduwd. Liever, het had het tegenovergestelde effect, ", zei hoofdauteur Cheng Ji.