Hidrogênio superfluido é observado pela primeira vez

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/04/2025

Aglomerados moleculares nanométricos e ultrafrios permitiram finalmente demonstrar a superfluidez do hidrogênio.
[Imagem: Susumu Kuma/RIKEN]

Superfluidez do hidrogênio

Uma equipe do Canadá e do Japão observou pela primeira vez o fenômeno da superfluidez no hidrogênio molecular, algo só visto até agora no gás hélio.

A superfluidez é um efeito que ocorre quando uma substância flui sem resistência, como se suas partículas constituintes não tivessem nenhuma interação recíproca. Conforme a temperatura de certos fluidos se aproxima do zero absoluto, eles passam por uma transição de fase, alcançando um estado de viscosidade zero, um comportamento que é fundamentalmente diferente daquele dos líquidos comuns.

"Esta descoberta aprofunda nossa compreensão dos fluidos quânticos e pode inspirar formas de armazenamento e transporte de hidrogênio mais eficientes para energia limpa," disse o professor Takamasa Momose, da Universidade da Colúmbia Britânica.

A descoberta de que o hélio possuía características superfluidas em baixas temperaturas aconteceu em 1936. Alguns gases atômicos também podem se comportar como superfluidos - recentemente se descobriu a superfluidez em um supersólido.

Em 1972, o físico russo Vitaly Ginzburg [1916-2009] previu que o hidrogênio líquido também poderia ser um superfluido, mas até agora ninguém havia conseguido observar diretamente as moléculas de hidrogênio transicionando para um superfluido - Ginzburg ganhou o Nobel de Física em 2003 por suas contribuições à teoria dos supercondutores e dos superfluidos.

Aparato experimental e laser usados para demonstrar a superfluidez no hidrogênio.
[Imagem: Chie Nakayama/UBC]

Hidrogênio líquido

Na verdade, é virtualmente impossível estudar o hidrogênio na sua forma líquida - ele se torna um sólido a -259 ºC, muito antes dos -273,15 °C do zero absoluto.

A equipe superou este desafio confinando pequenos aglomerados de moléculas de hidrogênio dentro de nanogotículas de hélio, o que lhes permitiu chegar -272,25 ºC. Eles então incorporaram uma molécula de metano no aglomerado de hidrogênio e fizeram a coisa girar usando pulsos de laser.

A molécula de metano em rotação funciona como um canário em uma mina de carvão para a superfluidez - se ela girar mais rápido sem resistência, isso é um indicador de que o hidrogênio ao redor está se comportando como um superfluido. E de fato, quando um número suficiente de moléculas de hidrogênio (15 a 20 moléculas) foi colocado no aglomerado, o metano girou sem resistência, indicando que o hidrogênio estava agindo como um superfluido.

Embora não haja uma conexão direta, o fluxo sem atrito do hidrogênio superfluido pode inspirar novas tecnologias para o transporte e o armazenamento de hidrogênio no futuro, dizem os pesquisadores.

O hidrogênio é usado em células de combustível, que liberam apenas água como subproduto, mas os desafios de produção, armazenamento e transporte têm limitado os avanços da infraestrutura necessária para viabilizá-lo como uma opção prática de combustível limpo.

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