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

Ada lebih banyak genetika daripada DNA

Ahli biologi di Inggris dan Austria telah mengidentifikasi 71 gen baru pada tikus. Ahli biologi di Universitas Bath dan Wina telah menemukan 71 gen baru...

Untuk mencegah kelaparan, adaptasi iklim membutuhkan miliaran investasi tahunan tambahan

Investasi dalam penelitian pertanian, pengelolaan air, infrastruktur dapat mencegah pertumbuhan kelaparan yang disebabkan oleh iklim. Untuk mencegah dampak perubahan iklim pada tahun 2050, yang memaksa...

Teknologi Ultra Tipis Canggih untuk Merevolusi Penglihatan Malam – “Kami Membuat Yang Tak Terlihat Terlihat”

Dr. Rocio Camacho Morales mengatakan para peneliti membuatnya "tidak terlihat, terlihat." Kredit: Jamie Kidston, Universitas Nasional Australia Biar ringan! Film ultra-tipis suatu hari...

Maju dalam dekomposisi CO2 dengan efisiensi tinggi

ARA. 1: Metode sintesis fotokatalis tiga komponen baru. Sebuah nanotube karbon enkapsulasi molekul yodium direndam dalam larutan perak nitrat (AgNO3) berair untuk menghasilkan...

Satelit Terkemuka di Lautan – Copernicus Sentinel-6 – Hidup!

Copernicus Sentinel-6 menggunakan mode inovatif yang diselingi dengan altimeter radar frekuensi ganda Poseidon-4 (C- dan Ku-band), yang telah meningkatkan kinerja dibandingkan dengan desain altimeter...

Newsletter

Subscribe to stay updated.