A fizikusok nagy eredményeket érnek el a szobahőmérsékletű szupravezetés versenyében

Kevesebb mint két évvel azután, hogy egy szobahőmérsékleten szupravezetésre képes anyag felfedezésével sokkolták a tudományos világot, az UNLV fizikusainak egy csapata ismét magasabbra tette a lécet azzal, hogy az eddigi legalacsonyabb nyomáson reprodukálta a bravúrt.

Más szóval, a tudomány minden eddiginél közelebb van egy használható, reprodukálható anyaghoz, amely egy napon forradalmasíthatja az energiaszállítás módját. Az UNLV fizikusa, Ashkan Salamat és kollégája, Ranga Dias, a Rochesteri Egyetem fizikusa 2020-ban nemzetközi híradásokba került azzal, hogy először számolt be szobahőmérsékleten tapasztalható szupravezetésről. A bravúr elérése érdekében a tudósok kémiai úton szintetizálták szén, kén és hidrogén keverékét, először fémes állapotban, majd még tovább szupravezető állapotban szobahőmérsékleten, extrém nyomáson – 267 gigapascal – olyan körülmények között, amelyeket csak a találna. a természet a Föld középpontja közelében. Gyorsan előre, kevesebb mint két év, és a csapat most már csak 91 GPa-val képes teljesíteni a bravúrt – ez az eredetileg bejelentett nyomás körülbelül egyharmada. Az új eredmények ebben a hónapban jelentek meg előzetes cikkként a folyóiratban Kémiai kommunikáció.

Nagy felfedezés

Az eredeti áttörésnél használt szén, kén és hidrogén összetételének finomhangolásával a tudósok olyan anyagot tudnak előállítani, amely alacsonyabb nyomáson is megőrzi szupravezető képességét.

“Ezek olyan szintű nyomások, amelyeket a laboratóriumon kívül nehéz megérteni és értékelni, de jelenlegi pályánk azt mutatja, hogy viszonylag magas szupravezető hőmérsékletet lehet elérni állandóan alacsonyabb nyomáson – ez a végső célunk” – mondta Gregory Alexander vezető szerző. Smith, az UNLV Nevada Extreme Conditions Laboratory (NEXCL) végzős hallgatója. “Végső soron, ha olyan eszközöket akarunk készíteni, amelyek jótékony hatással vannak a társadalmi igényekre, csökkentenünk kell az előállításukhoz szükséges nyomást.”

Míg a nyomás még mindig magas – körülbelül ezerszer nagyobb, mint amit a Csendes-óceáni Mariana-árok alján tapasztalna –, továbbra is a nullához közeli cél felé száguldanak. Ez egy olyan verseny, amely exponenciálisan erősödik az UNLV-nél, ahogy a tudósok jobban megértik az anyagot alkotó szén, kén és hidrogén közötti kémiai kapcsolatot.

“A szén és a kén kapcsolatával kapcsolatos ismereteink gyorsan növekszenek, és olyan arányokat találunk, amelyek az eredetileg megfigyelteknél jelentősen eltérő és hatékonyabb reakciókhoz vezetnek” – mondta Salamat, az UNLV NEXCL-jének vezetője, és közreműködött a legújabb tanulmányban. “Az ilyen eltérő jelenségek hasonló rendszerben történő megfigyelése csak az anyatermészet gazdagságát mutatja. Sokkal többet kell megértenünk, és minden újabb előrelépés közelebb visz a mindennapi szupravezető eszközök szakadékához.”

Az energiahatékonyság Szent Grálja

A szupravezetés egy figyelemre méltó jelenség, amelyet először több mint egy évszázaddal ezelőtt figyeltek meg, de csak rendkívül alacsony hőmérsékleten, amely megakadályozta a gyakorlati alkalmazást. A tudósok csak az 1960-as években feltételezték, hogy a bravúr magasabb hőmérsékleten is lehetséges. Salamat és munkatársai 2020-ban, egy szobahőmérsékleten szupravezető felfedezése izgalomba hozta a tudományos világot, részben azért, mert a technológia ellenállás nélkül támogatja az elektromos áramot, vagyis az áramkörön áthaladó energia végtelenségig és teljesítményvesztés nélkül vezethető. Ez jelentős hatással lehet az energiatárolásra és -átvitelre, és mindent támogat, a mobiltelefonok jobb akkumulátoraitól a hatékonyabb áramhálózatig.

„A globális energiaválság nem mutatja a lassulás jeleit, a költségek pedig részben annak eredményeként emelkednek, hogy az Egyesült Államok energiahálózata évente mintegy 30 milliárd dollárt veszít a jelenlegi technológia elégtelensége miatt” – mondta Salamat. “A társadalmi változások megkövetelik, hogy a technológia élvonalában legyünk, és úgy gondolom, hogy a mai munka a holnap megoldásainak élére áll.”

Salamat szerint a szupravezetők tulajdonságai támogathatják az anyagok új generációját, amely alapvetően megváltoztathatja az Egyesült Államok és azon túli energetikai infrastruktúrát.

“Képzelje el, hogy energiát használhat fel Nevadában, és energiaveszteség nélkül küldheti az egész országba” – mondta. “Ez a technológia egy nap lehetővé teheti ezt.”