Ahli kimia menemukan bentuk baru es

Hidrat klatrat hidrogen baru. Kredit: Pavel Odinev / Skoltech

Ilmuwan dari Amerika Serikat, Cina, dan Rusia telah menggambarkan struktur dan sifat hidrat klatrat hidrogen baru yang terbentuk pada suhu kamar dan tekanan yang relatif rendah. Hidrogen hidrat adalah solusi potensial untuk penyimpanan dan pengangkutan hidrogen, bahan bakar paling ramah lingkungan. Penelitian tersebut dipublikasikan di jurnal Surat ulasan fisik.

Es adalah zat yang sangat kompleks dengan beberapa modifikasi polimorfik yang jumlahnya meningkat seiring dengan penemuan para ilmuwan. Sifat fisik es juga sangat bervariasi: misalnya, ikatan hidrogen menjadi simetris pada tekanan tinggi, sehingga tidak mungkin untuk membedakan satu molekul air, sedangkan tekanan rendah menyebabkan gangguan proton, penempatan molekul. air dalam banyak kemungkinan orientasi spasial dalam struktur kristal. Es di sekitar kita, termasuk kepingan salju, selalu tidak teratur oleh proton. Es dapat menggabungkan molekul xenon, klorin, karbon dioksida atau metana dan membentuk hidrat gas, yang seringkali memiliki struktur yang berbeda dari es murni. Sebagian besar gas alam bumi ada dalam bentuk gas hidrat.

Dalam studi baru mereka, ahli kimia dari Amerika Serikat, Cina, dan Rusia berfokus pada karbohidrat hidrogen. Hidrat gas sangat diminati untuk penelitian teoretis dan aplikasi praktis, seperti penyimpanan hidrogen. Jika disimpan dalam bentuk aslinya, hidrogen menimbulkan bahaya ledakan, sementara kepadatannya terlalu rendah bahkan dalam hidrogen terkompresi. Itulah mengapa para ilmuwan mencari solusi penyimpanan hidrogen yang hemat biaya.

“Ini bukan pertama kalinya kami membahas hidrogen hidrat. Dalam penelitian kami sebelumnya, kami memperkirakan hidrogen hidrat baru dengan 2 molekul hidrogen per molekul air. Sayangnya, hidrat luar biasa ini hanya dapat ada pada tekanan di atas 380.000 atmosfer, yang mudah dicapai di laboratorium, tetapi hampir tidak dapat digunakan dalam aplikasi praktis. Artikel baru kami menjelaskan hidrat yang mengandung lebih sedikit hidrogen tetapi dapat eksis pada tekanan yang jauh lebih rendah, ”kata profesor Skoltech Artem R. Oganov.

Struktur kristal hidrogen hidrat sangat bergantung pada tekanan. Pada tekanan rendah, ia memiliki rongga besar yang, menurut Oganov, menyerupai lentera Cina, masing-masing menampung molekul hidrogen. Ketika tekanan meningkat, struktur menjadi lebih padat, dengan lebih banyak molekul hidrogen dikemas ke dalam struktur kristal, meskipun derajat kebebasannya jauh lebih rendah.

Dalam penelitiannya dipublikasikan di Surat ulasan fisik, ilmuwan di Carnegie Institution di Washington (AS) dan Hefei Solid State Institute of Physics (China) yang dipimpin oleh Alexander F. Goncharov, seorang profesor di kedua institusi ini, melakukan eksperimen untuk mempelajari sifat-sifat dari beberapa hidrogen hidrat dan menemukan hidrat yang tidak biasa dengan 3 molekul air per molekul hidrogen. Tim yang dipimpin oleh Profesor Oganov menggunakan algoritme evolusi USPEX yang dikembangkan oleh Oganov dan murid-muridnya untuk menemukan struktur senyawa yang bertanggung jawab atas perilaku anehnya. Para peneliti mensimulasikan kondisi percobaan dan menemukan struktur baru yang sangat mirip dengan hidrat C1 yang dipesan proton, tetapi berbeda dari C1 dalam orientasi molekul air. Tim mendemonstrasikan bahwa gangguan proton harus terjadi pada suhu kamar, dengan demikian menjelaskan difraksi sinar-X dan data spektrum Raman yang diperoleh dalam percobaan.

Referensi: “Novel Hydrogen Clathrate Hydrate” oleh Yu Wang, Konstantin Glazyrin, Valery Roizen, Artem R. Oganov, Ivan Chernyshov, Xiao Zhang, Eran Greenberg, Vitali B. Prakapenka, Xue Yang, Shu-qing Jiang dan Alexander F. Goncharove, 18 Desember 2020, Surat ulasan fisik.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.125.255702

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Genom manusia modern tertua, direkonstruksi menggunakan DNA tengkorak berusia 45 tahun

Tengkorak dari Gua Zlatyk dekat Praha ini adalah milik orang modern paling awal yang diketahui di Eropa. Penulis: Marek Jantach Tengkorak fosil seorang wanita...

Peralihan rahasia yang luar biasa terbuka yang dapat merevolusi pengobatan serangan jantung

Para peneliti di Victor Chang Institute for Heart Research di Sydney telah menemukan gen baru yang penting yang kami harap dapat membantu jantung manusia...

Newsletter

Subscribe to stay updated.