V svoji raziskavi je skupina fizikov iz laboratorija UNLV za ekstremne pogoje v Nevadi (NEXCL) uporabila celico z diamantnim nakovalom, podobno tisti na sliki, da bi zmanjšala pritisk, potreben za opazovanje materiala, ki je sposoben superprevodnosti pri sobni temperaturi. . kredit: slika z dovoljenjem nexcl

Pred manj kot dvema letoma je znanstveni svet šokiralo odkritje materiala, ki je sposoben superprevodnosti pri sobni temperaturi. Sedaj je ekipa fizikov z Univerze Nevada Las Vegas (UNLV) znova napredovala in ponovila podvig pri najnižjem tlaku, ki je bil kdaj koli zabeležen.

Če smo jasni, to pomeni, da je znanost bližje uporabnemu, ponovljivemu materialu, ki bi lahko nekega dne spremenil način prenosa energije.

Discovery je leta 2020 prišel na mednarodne naslovnice Prvič superprevodnost pri sobni temperaturi fizik UNLV Ashkan Salamat in sodelavec Ranga Dias, fizik na Univerzi v Rochestru. Da bi dosegli ta podvig, so znanstveniki kemično sintetizirali mešanico ogljika, žvepla in vodika najprej v kovinskem stanju, nato pa še dlje v superprevodno stanje pri sobni temperaturi z uporabo pogojev izjemno visokega tlaka – 267 gigapaskalov. Narava blizu središča Zemlje.

Hitro naprej, manj kot dve leti, in raziskovalci lahko zdaj dosegajo podvig pri samo 91 GPA – približno tretjina pritiska, o katerem so poročali na začetku. Nove ugotovitve so bile objavljene kot predhodni članek v reviji kemična komunikacija ta mesec,

super odkritje

S podrobno prilagoditvijo strukture ogljika, žvepla in vodika, uporabljenega pri prvotnem preboju, lahko raziskovalci zdaj izdelajo material pri nizkih tlakih, ki ohranja stanje superprevodnosti.

Vodilni avtor študije Gregory Alexander Smith je dejal: “To so pritiski na ravneh, ki jih je težko razumeti in ovrednotiti zunaj laboratorija, vendar naša trenutna pot kaže, da je mogoče doseči relativno visoke superprevodne temperature pri dosledno nizkih tlakih – kar je naš končni cilj. ” diplomirani študent raziskovalec z UNLV Laboratorij za ekstremne razmere v Nevadi (NEXCL). “Če želimo narediti naprave koristne za družbene potrebe, moramo zmanjšati pritisk, potreben za njihovo izdelavo.”

Čeprav je pritisk še vedno zelo visok – približno tisočkrat večji, kot bi ga občutili na dnu Marianskega jarka v Tihem oceanu – še naprej tekmujejo proti cilju skoraj nič. To je dirka, ki na UNLV hitro pridobiva na moči, saj raziskovalci bolje razumejo kemične interakcije med ogljikom, žveplom in vodikom, ki sestavljajo material.

Salamat je dejal: “Naše znanje o razmerju med ogljikom in žveplom hitro napreduje in ugotavljamo razmerja, ki dajejo izjemno drugačne in učinkovitejše reakcije od tistih, ki smo jih opazili na začetku.” študija. “Videnje tako različnih pojavov v podobnem sistemu kaže na bogastvo matere narave. Razumeti je treba še veliko več in vsak nov napredek nas pripelje bližje dešifriranju vsakodnevnih superprevodnih naprav.”

Sveti gral energetske učinkovitosti

Superprevodnost je izjemen pojav, ki so ga prvič opazili pred več kot stoletjem, vendar le pri izjemno nizkih temperaturah, ki so onemogočale kakršno koli idejo o praktični uporabi. Šele v šestdesetih letih prejšnjega stoletja so znanstveniki dokazali, da je ta podvig mogoč pri visokih temperaturah. Odkritje superprevodnika pri sobni temperaturi leta 2020, ki so ga opravili Salamat in njegovi sodelavci, je navdušilo znanstveni svet deloma zato, ker tehnologija podpira električni tok z ničelnim uporom, kar pomeni, da je lahko energija, ki poteka skozi vezje, neskončno razporejena. To bi lahko imelo velike posledice za shranjevanje in prenos energije, saj podpira vse od boljših baterij mobilnih telefonov do učinkovitejših energetskih omrežij.

“Globalna energetska kriza ne kaže znakov umirjanja, stroški pa naraščajo zaradi ameriškega energetskega omrežja, ki zaradi neučinkovitosti trenutne tehnologije izgubi približno 30 milijard dolarjev letno,” je dejal Salamat. “Za družbene spremembe moramo voditi s tehnologijo in verjamem, da je to, kar se dela danes, v ospredju rešitev jutrišnjega dne.”

Lastnosti superprevodnikov bi po Salamatovih besedah ​​lahko podprle novo generacijo materialov, ki bi lahko korenito spremenili energetsko infrastrukturo ZDA in širše.

“Predstavljajte si izkoriščanje energije v Nevadi in pošiljanje po vsej državi brez izgube energije,” je dejal. “Ta tehnologija bo morda nekega dne to omogočila.”

Referenca: “Vsebnost ogljika spodbuja visokotemperaturno superprevodnost v karboniziranih žveplovih hidridih pod 100 GPa” G. Alexander Smith, Ines E. Collings, Elliot Snyder, Dean Smith, Sylvain Petitgirard, Jesse S. Smith, Melanie White, Alice Jones, Paul Ellison, Keith V. Lawler, Ranga P. Dias in Ashkan Salamat, 7. julij 2022, kemična komunikacija,
DOI: 10.1039/D2CC03170A

Smith, glavni avtor, je nekdanji diplomirani raziskovalec UNLV v Salamatovem laboratoriju in trenutni doktorski študent kemije in raziskav pri NEXCL. Dodatni avtorji študije so Salamat, Dean Smith, Paul Ellison, Melanie White in Keith Lawler z UNLV; Ranga Dias, Elliot Snyder in Alice Jones z Univerze v Rochestru; S švicarskim zveznim laboratorijem za znanost in tehnologijo materialov Ines E. Sylvain Petitgirard s Calling, ETH Zurich; in Jesse S. Smith iz nacionalnega laboratorija Argonne.