Fizicienii avansează în cursa pentru supraconductivitate la temperatura camerei

O echipă de fizicieni de la Nevada Extreme Conditions Lab (NEXCL) de la UNLV a folosit o celulă de nicovală de diamant, un dispozitiv de cercetare similar cu cel din imagine, în cercetările lor pentru a scădea presiunea necesară pentru a observa material capabil de supraconductivitate la temperatura ambiantă. Credit: Imagine prin amabilitatea NEXCL

În urmă cu mai puțin de doi ani, lumea științifică a fost șocată de descoperirea unui material capabil de supraconductivitate la temperatura camerei. Acum, o echipă de fizicieni de la Universitatea din Nevada, Las Vegas (UNLV) a crescut din nou antetul, replicând isprava la cea mai scăzută presiune înregistrată vreodată.

Pentru a fi clar, asta înseamnă că știința este mai aproape ca niciodată de un material utilizabil, repetabil, care ar putea într-o zi să revoluționeze modul în care energia este transportată.

Titlurile internaționale au fost în 2020 prin descoperirea lui supraconductivitate la temperatura camerei pentru prima dată de fizicianul UNLV Ashkan Salamat și colegul său Ranga Dias, fizician la Universitatea din Rochester. Pentru a realiza acest lucru, oamenii de știință au sintetizat chimic un amestec de carbon, sulf și hidrogen mai întâi într-o stare metalică și apoi chiar mai departe într-o stare supraconductoare la temperatura camerei, folosind o presiune extrem de mare – 267 gigapascali – condiții pe care le-ai găsi doar în natură în apropierea centrul Pământului.

La mai puțin de doi ani mai târziu, cercetătorii sunt acum capabili să realizeze acest lucru la doar 91 GPa, aproximativ o treime din presiunea raportată inițial. Noile descoperiri au fost publicate într-un articol preliminar în jurnal Comunicații chimice luna aceasta.

O mare descoperire

Prin reglarea fină a compoziției carbonului, sulfului și hidrogenului utilizate în descoperirea inițială, cercetătorii sunt acum capabili să producă un material la presiune mai scăzută care își păstrează starea supraconductoare.

READ  Planetele Hycean ar putea fi lumi oceanice locuibile

„Acestea sunt presiuni la un nivel greu de înțeles și de evaluat în afara laboratorului, dar traiectoria noastră actuală arată că este posibil să atingem temperaturi supraconductoare relativ ridicate la presiuni constant mai scăzute – care este scopul nostru final”, a spus studiul. autorul principal, Gregory Alexander Smith, cercetător absolvent al UNLV. Laboratorul de condiții extreme din Nevada (NEXCL). „În cele din urmă, dacă vrem să facem dispozitive utile pentru nevoile societății, trebuie să reducem presiunea de a le crea”.

Deși presiunile sunt încă foarte mari – de aproximativ o mie de ori mai mari decât ceea ce ai simți pe fundul șanțului Mariana din Oceanul Pacific – ele continuă să se grăbească spre un obiectiv aproape de zero. Este o cursă care crește exponențial la UNLV, pe măsură ce cercetătorii obțin o mai bună înțelegere a relației chimice dintre carbonul, sulful și hidrogenul care formează materialul.

„Cunoștințele noastre despre relația dintre carbon și sulf avansează rapid și găsim rapoarte care duc la răspunsuri remarcabil diferite și mai eficiente decât cele observate inițial”, a spus Salamat, care conduce NEXCL la UNLV și a contribuit la cel mai recent studiu. studiu. „Observarea unor fenomene atât de diferite într-un sistem similar arată bogăția Mamei Natură. Mai sunt multe de înțeles și fiecare nou progres ne aduce mai aproape de prăpastia dispozitivelor supraconductoare de zi cu zi. »

Sfântul Graal al eficienței energetice

Supraconductivitatea este un fenomen remarcabil observat pentru prima dată cu mai bine de un secol în urmă, dar numai la temperaturi remarcabil de scăzute, care au prejudiciat orice idee de aplicare practică. Abia în anii 1960 oamenii de știință au speculat că isprava ar putea fi posibilă la temperaturi mai ridicate. Descoperirea din 2020 de către Salamat și colegii săi a unui supraconductor la temperatura camerei a entuziasmat lumea științifică, în parte, deoarece tehnologia susține fluxul electric cu rezistență zero, ceea ce înseamnă că energia care curge printr-un circuit ar putea conduce la infinit fără pierderi de putere. Acest lucru ar putea avea implicații majore pentru stocarea și transmiterea energiei, susținând totul, de la baterii mai bune pentru telefoane mobile până la o rețea energetică mai eficientă.

READ  Sovietizarea California

„Criza energetică globală nu dă semne de scădere, iar costurile cresc în parte din cauza unei rețele energetice americane care pierde aproximativ 30 de miliarde de dolari pe an din cauza ineficienței tehnologiei actuale”, a spus Salamat. „Pentru schimbarea societății, trebuie să fim în fruntea tehnologiei, iar munca care se face astăzi este, cred, în fruntea soluțiilor de mâine”.

Potrivit lui Salamat, proprietățile supraconductorilor pot susține o nouă generație de materiale care ar putea schimba fundamental infrastructura energetică a Statelor Unite și nu numai.

„Imaginați-vă să valorificați energia în Nevada și să o trimiteți în toată țara fără nicio pierdere de energie”, a spus el. „Această tehnologie ar putea într-o zi să facă acest lucru posibil”.

Referință: „Carbon Content Drives High Temperature Superconductivity in Carbonaceous Sulphur Hydride Below 100 GPa” de G. Alexander Smith, Ines E. Collings, Elliot Snider, Dean Smith, Sylvain Petitgirard, Jesse S. Smith, Melanie White, Elyse Jones, Paul Ellison , Keith V. Lawler, Ranga P. Dias și Ashkan Salamat, 7 iulie 2022, Comunicații chimice.
DOI: 10.1039/D2CC03170A

Smith, autorul principal, este un fost cercetător universitar UNLV în laboratorul lui Salamat și un actual student la doctorat în chimie și cercetare cu NEXCL. Alți autori de studiu includ Salamat, Dean Smith, Paul Ellison, Melanie White și Keith Lawler de la UNLV; Ranga Dias, Elliot Snider și Elyse Jones de la Universitatea din Rochester; Ines E. Collings de la Laboratorul Federal pentru Testarea Materialelor și Tehnologiei, Sylvain Petitgirard de la ETH Zurich; și Jesse S. Smith de la Laboratorul Național Argonne.

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *