Asle Sudbø og hans medforskere studerer hydrogen under helt ekstreme forhold. Kunnskapen kan bli nyttig i utviklingen av teknologi for hydrogensamfunnet. Nå håper de at teorien om superledende hydrogen snart kan bekreftes i eksperimenter.
"Figuren illustrerer overgangen som forventes for hydrogen under høyt trykk. (Illustrasjon: Lawrence Livermore National Laboratory)"
Hydrogen, som er den letteste gassen i naturen, kan bli et superledende metall dersom trykket er stort nok.
Ifølge de teoretiske beregningene til professor Asle Sudbø ved NTNU og han medforskere, får hydrogen helt nye egenskaper når trykket passerer 4 millioner atmosfærer og temperaturen er nær det absolutte nullpunkt.
Resultatene var så oppsiktsvekkende at artikkelen som Sudbø, professor Neil Ashcroft ved Cornell University og post. doc. Egor Babev ved NTNU skrev, kom på forsiden av det prestisjetunge tidsskriftet Nature i 2004, med tittelen “Melting hydrogen”.
Utgangspunktet for det banebrytende arbeidet var et heldig møte mellom Ashcroft som forsket på hydrogen, og Sudbø som forsket på superledere i magnetfelt.
Professor Yuri Galperin ved Universitetet i Oslo brakte de to sammen.
Nytt håp
Til nå har det ikke vært mulig å teste om teorien stemmer. Ingen har vært i stand til å lage et kammer som tåler 4 millioner atmosfærers trykk.
"Professor Asle Sudbø ved NTNU håper han snart får testet ut teorien om smeltende hydrogen."
Ifølge Sudbø ser det ut som muligheten nærmer seg. På en konferanse ved Carnegie Institute i USA ble det snakket om en ultrahard og ultraren diamant som skal kunne tåle trykk opp til 10 millioner atmosfærer.
I en slik utrustning blir hydrogen pumpet inn i et lite kammer i diamanten. Volumet krympes med en skrustikke og trykket økes kraftig med laserpulser.
Trykket måles ved å måle lysgjennomgangen i hydrogenet. Dersom teorien om overgang til metallisk superfluid holder stikk, skal hydrogenprøven stanse lyset på samme måte som et metall gjør.
Det som skjer når gassen hydrogen settes under trykk, er først at molekylbindingen i H2 brytes når hydrogenatomene kommer tettere hverandre.
Økes trykket ytterligere, kommer hydrogenatomene så nær hverandre at elektronene ikke lenger tilhører et bestemt proton, men kan vandre som i et metall.
Sudbø er sikker på at denne forskningen får betydning for hydrogensamfunnet.
- Vi lærer mest om hydrogen ved å studere det under ekstreme forhold. men jeg har ingen idé i dag om hvordan det kan utnyttes, sier Sudbø.
Innpass i Japan
Forskning på fysiske teorier er ikke noe som gjøres med papir og blyant. For å studere hva som skjer med materialene, kjøres krevende beregninger på tungregnemaskiner.
Annonse
"Forskningen havnet på forsiden av Nature i 2004."
Mange av de teoretiske problemene i hydrogenforskningen ble løst ved hjelp av regnekraften hos Norut og NTNU. I løpet av perioden 2004-2006 brukte Sudbøs gruppe 2,5 millioner CPU-timer og enda kunne den brukt mye mer.
I disse dager inngås en intensjonsavtale med RIKEN i Japan som får verdens kraftigste tungregnemaskin i 2008.
Takket være hydrogenartikkelen i Nature og en anbefaling fra USA, kom Sudbø og hans gruppe forespurt om de ville være samarbeidspartnere med professor Sadamichi Maekawa som leder tungregnesatsingen for funksjonelle materialer i Japan.
