L'assorbimento dell'idrogeno trasforma il palladio in un quasi liquido

Ecco un curioso esperimento che coinvolge il palladio, il raro metallo argenteo ben noto per la sua capacità di assorbire l'idrogeno. Quando è saturo, il rapporto tra idrogeno e palladio può arrivare fino a 0,6, motivo per cui il metallo viene utilizzato per filtrare e persino immagazzinare l'idrogeno.

È facile immaginare che il movimento degli atomi di idrogeno dentro e fuori il reticolo metallico abbia scarso effetto sul materiale. Ma questo si rivela sbagliato, come hanno scoperto Akio Kawasaki dell'Università di Tokyo e amici quando hanno deciso di testare l'idea.

Gli scienziati dei materiali sanno da tempo che il palladio si espande quando assorbe l'idrogeno e si restringe durante il desorbimento. Quello che non sapevano fino ad ora è il tributo che questo processo ha sul metallo.

Kawasaki e compagni attaccarono una piastra rettangolare di palladio delle dimensioni di un bastoncino di gomma al lato di una camera in modo che sporgesse orizzontalmente. L'hanno poi riscaldata a 150 gradi C e hanno appeso il peso di una mela all'estremità del piatto. Alla fine, hanno pompato idrogeno nella camera e hanno aspettato che il metallo lo assorbisse.

Con loro sorpresa, il palladio si è immediatamente abbassato sotto il peso e ha continuato a diminuire mentre l'idrogeno veniva pompato fuori dalla camera e il gas veniva desorbito. (Al contrario, quando appendevano il piatto verticalmente con il peso appeso sotto, non c'era quasi alcun allungamento.)

Non si può sfuggire alla conclusione che l'idrogeno in qualche modo priva il palladio della sua forza, ma in un modo molto specifico.

È un risultato un po' inaspettato, ma che Kawasaki e compagni pensano di poter spiegare.

Allo stato puro, il reticolo di palladio ha una struttura cubica al centro della faccia, ma questa deve cambiare per consentire l'accumulo di così tanto idrogeno. Gli scienziati dei materiali sanno che quando ciò accade, può adottare altre due strutture note come fasi alfa e beta, nonché una miscela di queste fasi.

La conclusione di Kawasaki è che durante questo cambiamento, gli atomi di metallo non sono né tenuti in una struttura solida rigida né in grado di muoversi in modo del tutto casuale. Questo lo rende un po' come un liquido. In effetti, i fisici chiamano questo tipo di materiale un quasi-liquido.

Quindi quello che hanno è un materiale che possono trasformare in un quasi-liquido a piacimento. Questo dovrebbe suscitare l'interesse degli scienziati dei materiali. Il prossimo passo sarà studiare il cambiamento usando varie tecniche come la diffrazione dei raggi X e forse l'NMR che dovrebbe rivelare cosa succede a una sostanza mentre si trasforma da solido a quasi-liquido.

Per quanto riguarda le applicazioni, non è chiaro dove un simile quasi-liquido possa essere utilizzato. Suggerimenti nelle sezioni dei commenti per favore.

Rif: arxiv.org/abs/1011.2776 : Deformazione anomala di placche di palladio da parte di una piccola forza gravitazionale durante l'assorbimento e il desorbimento dell'idrogeno

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