Dans une étude révolutionnaire publiée mercredi dans Nature, une équipe dirigée par des scientifiques du continent chinois a, pour la première fois, dévoilé l’architecture cristalline complexe de l’hydrogène solide en utilisant des sondes nanométriques à rayons X de pointe.
Dans des conditions normales, l’hydrogène est un gaz qui flotte librement. Mais en le compressant à environ 5 gigapascals (GPa)—environ cinquante mille fois la pression atmosphérique—ses molécules s’assemblent comme des pièces sur un plateau de jeu, formant une grille solide. En le comprimant davantage, entre 212 et 245 GPa, des groupes d’atomes d’hydrogène s’organisent en motifs de type nid d’abeilles, donnant lieu à des structures encore plus complexes.
« À mesure que la pression augmente, le réseau cristallin de l’hydrogène se transforme de façons que nous n’avions jamais pleinement imaginées », explique Ji Cheng, auteur principal de l’étude au Centre pour la Science et la Technologie Avancée des Hautes Pressions à Pékin.
Cette avancée est rendue possible grâce à la technologie de cellule à enclume de diamant : deux pointes de diamant ultra-aiguisées compressent l’échantillon d’hydrogène tandis que des rayons X de haute luminosité le traversent, capturant sa disposition atomique. Cela a permis aux chercheurs de saisir un instantané de l’hydrogène dans un état de transition critique—situé entre ses formes solide et métallique insaisissables.
L’hydrogène métallique, longtemps prédit depuis la théorie du lauréat du prix Nobel Eugene Wigner en 1935, offre des densités énergétiques seules surpassées par les combustibles nucléaires. Un tel matériau pourrait révolutionner l’énergie propre ou propulser les fusées. Mais atteindre les pressions extrêmes proches de 500 GPa—équivalentes à équilibrer le poids complet d’un avion jumbo sur la tête d’une aiguille—reste un défi monumental.
En déchiffrant la cristallisation progressive de l’hydrogène solide, cette étude fournit des aperçus cruciaux sur le chemin menant à l’hydrogène métallique, rapprochant la communauté scientifique de la libération de son potentiel extraordinaire pour les technologies futures.
Reference(s):
Chinese scientists observe complex structure of solid hydrogen
cgtn.com
