L’hydrogène métallique a été « créé » pour le première fois en 2020. Il est produit à des pressions supérieures à 425 gigapascals. C’est le matériau qui pourrait stocker le plus d’énergie et être supraconducteur … à température ambiante.
On connait l’atome d’hydrogène sous forme gazeuse, son état naturel, ou liquide, utilisé notamment dans les fusées Appolo, qui ont amenées l’humain sur la Lune. Mais saviez-vous qu’il existait sous forme … solide ?
Plus précisément, il existe sous forme de métal. On le trouve naturellement … mais pas sur Terre. Il y en a en effet dans les profondeurs des géantes gazeuses, comme Jupiter et Saturne. Pour en trouver sur Terre, il a fallu la main de la technologie et atteindre … 2020 !
Histoire de l’hydrogène métallique
Si l’hydrogène liquide a été obtenu pour la première fois en 1898, l’hydrogène métallique a mis beaucoup plus de temps à être développé. On a seulement conçu son existence en 1935 ! Eugene Wigner avait alors démontré qu’à des pressions suffisamment élevées, l’hydrogène devenait un métal solide. Cette pression a été d’abord estimée entre 25 à 2 000 gigapascals. Des recherches plus récentes l’ont estimée à 400 ou 620 gigapascals (GPa).
Mao et Hemley ont réussi à compris de l’hydrogène à 250 GPa en 1989, une équipe de l’université Cornell atteint 342 GPa en 1998. Ce n’est que le 29 janvier 2020 que Paul Loubeyre, Florent Occelli et Paul Dumas atteignent 425 GPa grâce à une presse à enclumes, produisant ainsi le fameux hydrogène métallique. Le résultat de 85 ans de recherches !
Crédits : Le blob, l’extra-média
Propriétés
L’échantillon obtenu par les 3 chercheurs Français faisait un cube de moins de 5 µm de côté et a été compressé entre 2 pointes de diamant. C’était de l’hydrogène métallique « moléculaire ». Il faudra encore des recherches pour sa forme « atomique ».
L’étude de ce métal pourrait apprendre énormément sur la théorie physique elle-même:
« Il n’y a aucune théorie qui peut décrire précisément les propriétés de l’hydrogène. »
Paul Loubeyra (CEA), Une étape décisive vers l’hydrogène métallique
Sur le plan pratique, l’une des propriétés qu’on pense qu’il aurait alors est la supraconductivité à température ambiante.
« Cet hydrogène métallique, c’est un peu un matériau ultime.
– Il stocke une énergie chimique phénoménale. Il n’y a pas d’autre système chimique qui stocke une telle énergie.
– C’est un supraconducteur à température ambiante, donc il n’y a pas de système qui conduise l’électricité sans résistance à température ambiante. C’est un peu le rêve de la technique des matériaux.
– Et puis il a des propriétés encore exotiques comme la mobilité du proton.
Donc, en fait, ce serait un matériau un peu spectaculaire, si on l’avait à pression ambiante. »
Paul Loubeyra (CEA), Une étape décisive vers l’hydrogène métallique
Sa densité énergétique, très supérieure à sa version liquide, pourrait être la clé pour emmener l’humanité sur Mars.
Pour aller plus loin :
Cet article fait partie de notre dossier « Hydrogène, autonomie et transition énergétique« .
Sur l’hydrogène métallique, vous pouvez également consulter les articles de :
- Une émission de France Culture raconte la découverte avec les 3 chercheurs à l’origine de l’expérience.
- L’interview de Florent Occelli par Futura-science
- L’article Wikipedia approfondit les applications