Pembentukan hidrogen metalik membutuhkan tekanan mendekati 500 GPa, yang setara dengan gaya yang diberikan oleh sebuah jet jumbo di atas ujung sebuah jarum.

Beijing, China (Xinhua/Indonesia Window) – Sebuah tim internasional yang dipimpin oleh ilmuwan China berhasil melakukan pengamatan pertama di dunia terhadap struktur kristal kompleks hidrogen padat menggunakan alat pengukur (probe) sinar-X berskala nano, yang mengungkap arsitektur hidrogen padat paling rinci yang pernah tercatat.

Makalah penelitian ini telah dipublikasikan dalam jurnal Nature pada Rabu (14/5).

Dalam kondisi standar, hidrogen berada dalam bentuk gas. Pada tekanan tinggi, hidrogen mengkristal menjadi bentuk padat, namun susunan atomnya di bawah kompresi ekstrem masih menjadi misteri hingga kini.

"Ketika tekanan meningkat, struktur kristal hidrogen menjadi makin rumit," jelas Ji Cheng, peneliti utama dalam studi ini yang juga seorang peneliti di Pusat Penelitian Mutakhir Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Tekanan Tinggi di Beijing.

Pada hidrogen berbentuk gas, molekul-molekul menyebar secara acak. Ketika diberi tekanan hingga 5 GPa, molekul-molekul hidrogen akan tersusun seperti bidak halma hingga membentuk hidrogen padat. Pada tekanan antara 212 hingga 245 GPa, sebagian atom hidrogen tersusun dalam pola menyerupai sarang lebah, menciptakan konfigurasi yang lebih kompleks, ungkap Ji.

Studi baru tersebut berhasil menangkap hidrogen dalam keadaan transisi kritis antara fase padat dan fase metaliknya.

Hidrogen metalik memiliki kepadatan energi yang luar biasa, nomor dua setelah energi nuklir. Memahami hidrogen padat sangat penting untuk membuka potensi hidrogen metalik, ujar Ho-kwang Mao, seorang fisikawan tekanan tinggi sekaligus akademisi asing dari Akademi Ilmu Pengetahuan China.

Sejak peraih penghargaan Nobel Eugene Wigner pada 1935 memprediksi keberadaan hidrogen metalik di bawah tekanan ekstrem, para fisikawan memperkirakan bahwa pembentukannya membutuhkan tekanan mendekati 500 GPa, yang setara dengan gaya yang diberikan oleh sebuah jet jumbo di atas ujung sebuah jarum, kata Mao.

Tim tersebut berhasil mengatasi tantangan teknis yang luar biasa menggunakan teknologi sel landasan berlian (diamond anvil cell). "Kami memampatkan molekul-molekul hidrogen di antara dua ujung berlian yang ultratajam. Sinar-X dengan kecerahan tinggi dapat menembus berlian untuk berinteraksi dengan hidrogen yang dikompresi, sehingga secara efektif memungkinkan kami untuk memotret susunan atomnya," tutur Ji.

Studi tentang struktur kristal merupakan landasan penting dalam penelitian hidrogen metalik, yang sifat istimewanya berasal dari konfigurasi atom yang unik, sebut Mao. Penelitian ini memberikan wawasan penting mengenai jalur pembentukan dan mekanisme hidrogen metalik, tambahnya.

Laporan: Redaksi