Al tachtig jaar proberen wetenschappers metaalwaterstof te maken, maar nu is het mogelijk eindelijk gelukt. Dit beweren wetenschappers in het wetenschappelijke vakblad Science Magazine.

Waterstof komt in normale toestand in gasvorm voor. Toch zou het theoretisch mogelijk zijn dat waterstof onder extreme druk de vorm van een hard metaal aanneemt. De atomen en elektronen gedragen zich dan als een metaal, waardoor er allerlei interessante toepassingen mogelijk zijn. Denk bijvoorbeeld aan raketbrandstof.

Harvard-wetenschappers Ranga Dias en Isaac Silveira schrijven dat het metaalwaterstof niet groter is dan de breedte van een haar op jouw hoofd, oftewel veertig tot vijftig micronen. Het is dus nog te weinig om raketbrandstof te maken. Toch verwachten Dias en Silveira dat ze de productie in de toekomst kunnen opschroeven.

4,95 miljoen bar
Om het metaalwaterstof te creëren, plaatsten de onderzoekers een kleine hoeveelheid moleculair waterstof tussen twee synthetische diamanten. De diamanten werden tegen elkaar geduwd, waardoor de druk toenam tot 495 gigapascal, oftewel 4.950.000 bar. Eén bar is de atmosferische druk op aarde, dus bijna vijf miljoen keer deze druk is waarschijnlijk niet voor te stellen. Zelfs in het midden van de aarde is de druk minder groot.

Van waterstof naar metaalwaterstof
Naast dat de druk flink werd opgevoerd, koelden de onderzoekers het waterstof tot een temperatuur van -270 graden Celsius werd bereikt. De wetenschappers beweren in het paper dat de waterstofatomen aan elkaar kleefden, waardoor de atomen elektronen met elkaar gingen delen en een kristalrooster ontstond. Het materiaal zou vervolgens dezelfde eigenschappen hebben als metaal. “Toen we de druk opvoerden, zagen we de kleur van het materiaal veranderen van zwart naar glanzend metallic,” zegt Silvera tegen BBC. “Het materiaal kaatst evenveel licht terug als een spiegel van aluminium.”

Reacties
De grote vraag is of het metaalwaterstof is. Eerst moeten de wetenschappers aantonen dat experiment herhaald kan worden. Daarnaast moeten grotere hoeveelheden metaalwaterstof gemaakt worden om aan te tonen dat het ook daadwerkelijk metaalwaterstof is. Andere onderzoekers zijn sceptisch, maar ook optimistisch. “Bij zo’n hoge druk is een overgang naar metaalwaterstof niet ondenkbaar”, reageert Marcus Knudson van Sandia National Laboratories. Natuurkundige Rinke Wijngaarde van de Vrije Universiteit in Amsterdam laat aan NRC weten dat de kans dat het echt metaalwaterstof is ongeveer zeventig procent is.

Raketbrandstof 2.0
Als metaalwaterstof ooit in grote hoeveelheden gemaakt kan worden, dan is dit wellicht de nieuwe raketbrandstof. Bij de omzetting van metaalwaterstof in waterstof komt twintig keer zoveel energie vrij als bij de verbranding van waterstof met zuurstof, waardoor metaalwaterstof drie tot vier keer meer stuwkracht per kilo brandstof biedt. Daarnaast kan metaalwaterstof gebruikt worden als supergeleider, waardoor windenergie bijvoorbeeld efficiënter getransporteerd kan worden naar huishoudens. Voor nu is dit allemaal nog toekomstmuziek.