Científicos crean una nueva forma de hidrógeno

Física, Mundo Cuántico y Futuro

Por Sophimania Redacción
13 de Enero de 2017 a las 10:14
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Científicos crean una nueva forma de hidrógeno
Imagen: Universität Innsbruck

El hidrógeno es uno de los elementos químicos más abundantes (75% de toda la masa en el Universo observable) y por lo tanto más conocidos por los humanos. Sin embargo hace poco se ha convertido en un elemento aún más interesante, porque unos físicos han creado una forma nunca antes vista de hidrógeno: clusters de hidrógeno cargados negativamente. La investigación ha sido publicada en Physical Review Letters.

Para entender lo que son los clusters de hidrógeno cargados negativamente, primero debemos entender sus opuestos, los clusters de hidrógeno cargados positivamente. Estos últimos son racimos cargados positivamente de unas cuantas o muchas moléculas de hidrógeno.

Conocidos simplemente como clusters de iones de hidrógeno, estos se forman a temperaturas muy bajas, y pueden contener hasta 100 átomos individuales. Los físicos confirmaron la existencia de clusters de iones de hidrógeno hace unos 40 años, y aunque una contrapartida negativa a estos grupos con un gran número de átomos se teorizó, nadie podía imaginar cómo crear uno.

Pero eso no impidió que un equipo de físicos dirigido por Michael Renzler de la Universidad de Innsbruck en Austria lo intenten. Primero, inyectaron pequeñas gotas de helio líquido frío con moléculas de hidrógeno (H2). Esto hizo que la mezcla formara clusters con una carga neutra. Luego, expusieron estas gotas infundidas con H2 a un haz de electrones, lo que causó que algunas de las moléculas de hidrógeno se ionicen y se lanzaran hacia el vacío circundante como iones de hidrógeno cargados negativamente.

Pronto, las moléculas de hidrógeno cercanas comenzaron a agruparse alrededor de los iones cargados negativamente, y los investigadores descubrieron que estos grupos recién formados podían agrupar unas cuantas o muchas moléculas cada una.

Como suele ocurrir con las estructuras más elusivas de la física de partículas, estos grupos de hidrógeno cargados negativamente sólo existieron durante un momento increíblemente fugaz, varios microsegundos. Pero eso fue suficiente tiempo para que el equipo determinara sus estructuras geométricas.

Una de las curiosidad es que los investigadores encontraron fue que los clusters sólo tenían números de átomos impares, que iban desde n=5 hasta n=129. Los clusters más estables tenían un núcleo central de H-ion cargado negativamente rodeado por capas que estaban completamente llenas de moléculas de hidrógeno.

"Los valores impares implicaban que los cúmulos eran una combinación de varias moléculas H2 y un solo núcleo de iones H, unidos a través de una dipoloatracción inducida", explica Michael Schirber para la Sociedad Científica Americana. Los clusters más comúnmente registrados tenían los números atómicos n=25, n=65 y n=89. Estos "números mágicos", como los llama el equipo, corresponden a arreglos simétricos casi sólidos de moléculas de H2, Icosaedro de un lado.

Estos resultados son importantes porque durante años, los investigadores han sospechado que estos grandes clusters de hidrógeno se podrían formar naturalmente en el espacio exterior, ya sea en nubes frías, densas, o en las atmósferas de los planetas de gas.

Ahora que sabemos que los grupos de hidrógeno cargados negativamente no son imposibles, y cuál podría ser su forma más común y estable, podremos identificarlos de manera más sencilla en la naturaleza.

 

FUENTE: SCIENCEDIALY, SCIENCEALERT


#física #hidrogeno #cluster
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