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News: Wasserstoff wird unter Druck schwarz

Wasserstoff färbt sich oberhalb von 300 Gigapascal zunächst gelb, dann orange und rot, bis schließlich gar kein Licht mehr passieren kann, er also schwarz wird. Das stellten Paul Loubeyre und seine Kollegen vom Commissariat à l'Energie Atomique bei einem Experiment fest, bei dem das Element eigentlich unter Druck in eine feste, elektrisch leitfähige, metallische Form überführt werden sollte. Denn bereits in den dreißiger Jahren des vorherigen Jahrhunderts sagten Wissenschaftler voraus, dass sich Wasserstoff unter hohem Druck wie ein metallischen Leiter verhält. Rechnungen wiesen auf einen Übergang zu diesem Zustand bei 300 Gigapascal hin.

Loubeyre und seine Kollegen pressten Wasserstoff bei einer Temperatur von 100 Kelvin in einer speziellen Druckkammer zwischen zwei Diamantspitzen zusammen und erzeugten so Drücke von bis zu 320 Gigapascal. Zwar wurde das Element dabei nicht metallisch, doch beobachteten die Forscher die dramatische Änderung in der Lichtabsorption und Hinweise auf eine so genannte energetische Bandlücke – das charakteristische Merkmal eines Halbleiters. Diese Lücke wurde bei steigendem Druck zusehends schmaler und würde sich bei 450 Gigapascal schließen, wie die Forscher prognostizieren. Bei diesem Druck sollte Wasserstoff dann tatsächlich zum metallischen Leiter werden.

Metallische Verhalten und Leitfähigkeit ließ sich an Wasserstoff in der Vergangenheit zwar schon beobachten, allerdings nur in seinem flüssigen Aggregatzustand bei hohen Temperaturen.

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  • Quellen
Nature Physics Portal
PhysicsWeb
Nature 416: 613–617 (2002)

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