Ein Team aus Kanada und Japan hat eine bahnbrechende Leistung vollbracht: die Beobachtung von Suprafluidität in molekularem Wasserstoff zum ersten Mal. Dieses Phänomen, das zuvor nur bei Helium beobachtet wurde, beinhaltet, dass eine Substanz ohne Widerstand fließt, als ob ihre Partikel nicht interagieren würden.
Suprafluidität tritt auf, wenn sich bestimmte Fluide dem absoluten Nullpunkt nähern und einen Phasenübergang in einen Zustand ohne Viskosität durchlaufen, wodurch ihr Verhalten grundlegend verändert wird. "Diese Entdeckung vertieft unser Verständnis von Quantenfluiden und könnte effizientere Wege zur Speicherung und zum Transport von Wasserstoff für saubere Energie inspirieren", erklärte Professor Takamasa Momose von der University of British Columbia.
Um die Herausforderung zu bewältigen, dass Wasserstoff bei -259 °C erstarrt, weit über dem absoluten Nullpunkt (-273,15 °C), schloss das Team kleine Cluster von Wasserstoffmolekülen in Helium-Nanotröpfchen ein und erreichte -272,25 °C. Anschließend führten sie ein Methanmolekül in den Wasserstoffcluster ein und drehten es mit Laserpulsen.
Das rotierende Methanmolekül diente als Indikator: Seine reibungslose Rotation signalisierte das suprafluide Verhalten des umgebenden Wasserstoffs. Tatsächlich drehte sich das Methan mit 15 bis 20 Wasserstoffmolekülen im Cluster widerstandslos und bestätigte den suprafluiden Zustand.
Obwohl eine direkte Anwendung nicht unmittelbar bevorsteht, könnte der reibungslose Fluss von superfluidem Wasserstoff neue Technologien für den Wasserstofftransport und die -speicherung inspirieren, die für die Weiterentwicklung sauberer Energielösungen von entscheidender Bedeutung sind. Wasserstoff, der in Brennstoffzellen verwendet wird, die nur Wasser emittieren, steht vor infrastrukturellen Herausforderungen in Bezug auf Produktion, Speicherung und Transport. Diese Entdeckung könnte den Weg für praktische, saubere Kraftstoffoptionen ebnen.