Dilitio

Il dilitio cristallino è un materiale di importanza fondamentale per il volo spaziale, in quanto è il cuore dei reattori materia/antimateria.

La scoperta delle sue proprietà risale alla seconda metà del XXI secolo, ad opera dello scienziato terrestre Ran Li Zen che per primo lo studiò come catalizzatore della reazione controllata tra materia e antimateria. Prima di questa scoperta il dilitio era conosciuto, ma era considerato solo un minerale raro con struttura cristallina insolita, oppure era usato per scopi estetici su Troyius. Il noto e divertente episodio che indusse Li Zen a studiare il dilitio ci deve far pensare a quanto lo sviluppo delle civiltà sia debitore al caso. Buona parte del merito della scoperta va attribuito alla giovane figlia dello scienziato che, per gioco, introdusse alcuni sassolini nell'acceleratore di materia del padre, provocando la distruzione dell'intero laboratorio e la scoperta delle proprietà catalitiche dei cristalli di dilitio.

La ricerca, l'estrazione, la purificazione del dilitio rappresentano un'attività di gran rilevanza economica, strategica e politica per la Federazione. Il minerale è usato nel settore energetico planetario ed extraplanetario e svolge una funzione indispensabile nei viaggi interstellari. Infatti il dilitio è presente in ogni nave interstellare con motori a curvatura e ne costituisce il cuore del sistema propulsivo. Nel 2286 Spock ha scoperto che il dilitio esaurito può essere ricristallizzato con l'esposizione ai raggi gamma; in anni successivi si è scoperto una tecnica di ricomposizione della matrice theta che permette una ricristallizzazione più efficiente. Verso la fine degli anni 2360, le tecniche di ricristallizzazione sono avanzate ad un punto tale che è possibile effettuare la ricristallizzazione del dilitio quando si trova nell'alloggiamento della camera di reazione dei motori.

Un po' di teoria
Il litio è un elemento che appartiene al I gruppo della tavola periodica, il gruppo dei metalli alcalini; gli elementi di questo gruppo sono molto reattivi e non si trovano in natura allo stato nativo perché tendono a combinarsi con altri elementi. Questi metalli hanno un solo elettrone nello stato di valenza e tendono a perderlo trasformandosi in ioni monovalenti positivi. Il litio possiede 3 elettroni ed ha una configurazione 1s², 2s¹, il suo peso molecolare è 6,941 (miscela di isotopi naturale). Lo ione litio è molto piccolo ed ha un rapporto carica/raggio eccezionalmente elevato, perciò le proprietà dei composti del litio sono anomale rispetto a quelle degli altri metalli alcalini. Le anomalie derivano dal fatto che i sali di Li⁺ con piccoli anioni sono stabilissimi a causa delle alte energie reticolari, mentre quelli con grossi anioni sono abbastanza instabili a causa dello scarso impacchettamento di ioni molto grossi con ioni molto piccoli. I composti del litio sono tenuti assieme prevalentemente da legami ionici, ma alcuni hanno legami covalenti, come ad esempio la molecola biatomica del litio in cui due elettroni di valenza entrano nell'orbitale molecolare s¹.

Il dilitio
Il dilitio è un minerale con formula chimica Li₄ I (Be₃ P₃ O₁₂) molto simile alle sodaliti. La sua forma cristallina ha la struttura delle zeoliti con cella cubica e coordinazione tetraedrica degli atomi di litio. Lo ione (Li₄ I)⁺⁺⁺ si trova nella cavità sferica della gabbia formata da Be/P/O; questa particolare topologia degli atomi è responsabile delle proprietà del minerale. Uno dei prodotti del decadimento del dilitio è l'ilio 629.
Il dilitio allo stato di quiete è un normale cristallo semitrasparente stabile. Quando è irraggiato con fotoni ad alta energia, la sua struttura subisce una trasformazione: gli elettroni del litio saltano a livelli energetici più elevati provocando una ristrutturazione sia elettronica sia molecolare di tutto l'edificio cristallino. Questo dilitio attivato è in grado di svolgere una catalisi della reazione controllata materia/antimateria, fonte di energia per i motori a curvatura. L'annichilazione di materia e antimateria è un processo che produce una gran quantità di energia in modo incontrollato; il suo sfruttamento è stato possibile solo controllando la reazione attraverso il dilitio. I cristalli del minerale catalizzano e attivano l'annichilazione mediante un allineamento efficace dei due fasci confinati di particelle e antiparticelle. L'allineamento dei due flussi è seguito dalla focalizzazione all'interno del reattore. La catalisi del dilitio è un processo direzionale, perciò è svolto da una coppia di cristalli allineati con precisione nelle loro sedi.
Il minerale è in quiete è stabile e innocuo, ma dopo l'attivazione i cristalli emettono un flusso di radiazioni letali per gli umanoidi e devono essere contenuti in camere isolate. Per svolgere la catalisi i cristalli devono essere attivati in continuazione, ma ciò comporta una lenta decristallizzazione del minerale e l'esaurimento delle sue proprietà; anche un sovraccarico produce la distruzione della struttura cristallina, l'esaurimento del dilitio e un'emissione di radiazioni elevata.

Ricerca ed impiego
Il dilitio cristallino si trova in natura nella litosfera di pochissimi pianeti situati nelle vicinanze di antiche stelle supernovæ. Per questo si pensa che il dilitio si formi solo durante la reazione di combustione di stelle con massa molto elevata. Il dilitio è poi espulso durante l'esplosione delle supernovæ e sarebbe perciò presente nelle nubi gassose da cui si formano nuove stelle e nuovi sistemi planetari. Resta ancora da chiarire come e quando avvenga la solidificazione del dilitio nella struttura cristallina che conferisce al materiale proprietà uniche e pregiatissime.
I cristalli sono estratti con normali tecniche minerarie a profondità poco distanti dalla superficie del pianeta. I giacimenti di dilitio sono molto rari, le loro dimensioni sono piccole, ma il materiale vi si trova in abbondanza. La ricerca e l'estrazione del minerale è svolta ancora oggi da Compagnie private che si occupano anche del commercio e della distribuzione. Le Compagnie coordinano piccole squadre di minatori che sono disposti a lunghi viaggi verso pianeti disabitati e lontani dalle normali rotte interstellari, su cui vivranno per anni in condizioni disagiate.
Il minerale estratto dai giacimenti è grezzo e deve essere purificato e tagliato in appositi laboratori attrezzati. La prima operazione consiste nel togliere le incrostazioni e le parti esterne del cristallo che contengono impurità di altri metalli. Si procede poi ad un delicato lavoro di sagomatura e taglio del dilitio, che ha lo scopo di ottenere un cristallo con le facce coerenti con la cella di struttura. Infatti la potenza e la focalizzazione del flusso energetico fornito da un cristallo è funzione della sua forma geometrica.
Il tempo di vita di un cristallo di dilitio dipende dalla quantità di energia erogata durante la catalisi della reazione materia/antimateria, e dalla costanza con cui l'energia è fornita. Infatti improvvisi stress possono deteriorare la struttura del cristallo e provocarne l'esaurimento. Su una nave stellare una coppia di cristalli può svolgere la propria funzione, in condizioni normali, per circa 6 mesi standard, dopo i quali va sostituita oppure è necessario ricristallizzare il dilitio.

Litio

Numero atomico: 3
Peso atomico: 6,941
Configurazione elettronica: [He]2s
Stati di ossidazione: +1
Potenziale di 1ª ionizzazione: 124,3 kcal/mol
Elettronegatività (scala di Pauling): 1,0
Raggio atomico: 1,55 Å
Raggio covalente: 1,23 Å
Raggio ionico: 0,60 Å
Raggio dello ione idratato: 3,40 Å
Densità: 0,53 g/cm³
Punto di fusione: 180,5°C
Punto di ebollizione: 1330°C

Note

• Nei primi episodi della Serie Classica, i motori dell'Enterprise erano regolati da cristalli di litio. Il consulente scientifico Harvey Lynn ha suggerito di usare un minerale inventato, dal momento che le proprietà del litio sono ben note.

Materiale quasi interamente proveniente da fonti non canoniche.