Fizikçiler oda sıcaklığında süper iletkenlik yarışında ilerliyorlar

UNLV’nin Nevada Aşırı Koşullar Laboratuvarı’ndan (NEXCL) bir fizikçi ekibi, araştırmalarında, oda sıcaklığında süper iletken olabilen bir malzemeyi izlemek için gereken basıncı düşürmek için, görüntülenene benzer bir araştırma cihazı olan bir Massey örs hücresi kullandı. Kredi: Resim NEXCL’nin izniyle

İki yıldan daha kısa bir süre önce, bilim dünyası, oda sıcaklığında süper iletkenlik yapabilen bir malzemenin keşfiyle şok oldu. Şimdi, Nevada Las Vegas Üniversitesi’nden (UNLV) bir fizikçi ekibi, bu başarıyı şimdiye kadar kaydedilen en düşük basınçta yeniden üreterek bir kez daha çıtayı yükseltti.

Açık olmak gerekirse, bu, bilimin bir gün enerjinin taşınmasında devrim yaratabilecek kullanılabilir, tekrarlanabilir bir malzemeye her zamankinden daha yakın olduğu anlamına gelir.

2020 yılında keşfederek uluslararası manşetlere taşındı. İlk kez oda sıcaklığında süper iletkenlik UNLV fizikçisi Ashkan Salamat ve Rochester Üniversitesi’nde fizikçi olan meslektaşı Ranja Dias tarafından yazıldı. Bu başarıya ulaşmak için bilim adamları, karbon, kükürt ve hidrojenin kimyasal bir karışımını önce metalik bir duruma, sonra da son derece yüksek basınç – 267 gigapaskal – sadece doğada bulabileceğiniz koşulları kullanarak oda sıcaklığında süper iletken bir duruma getirdiler. Dünya.

İki yıldan daha az bir hızla ilerleyen araştırmacılar, şimdi bu başarıyı sadece 91 gigapaskalda tamamlayabiliyorlar – başlangıçta bildirilen baskının kabaca üçte biri. Yeni bulgular dergide bir ön makale olarak yayınlandı. kimyasal iletişim Bu ay.

süper keşif

Orijinal buluşta kullanılan karbon, kükürt ve hidrojen bileşiminin ayrıntılı bir şekilde ayarlanmasıyla, araştırmacılar artık düşük basınç altında süper iletkenlik durumunu koruyan bir malzeme üretebiliyorlar.

“Bunlar, laboratuvar dışında anlaşılması ve değerlendirilmesi zor olan basınçlardır, ancak mevcut kursumuz, sürekli olarak düşük basınçlarda nispeten yüksek iletim sıcaklıklarına ulaşmanın mümkün olduğunu gösteriyor – ve bu bizim nihai hedefimiz” dedi. yazar Gregory Alexander Smith. UNLV ile lisansüstü öğrenci araştırmacı Nevada’daki Aşırı Koşullar Laboratuvarı (Nexel). “Günün sonunda, toplumun ihtiyaçları için yararlı cihazlar yapmak istiyorsak, onları yaratmak için gereken baskıyı azaltmalıyız.”

Baskılar hala çok yüksek olmasına rağmen – Pasifik Okyanusu’ndaki Mariana Çukuru’nun dibinde yaşayabileceğinizden yaklaşık bin kat daha yüksek – sıfıra yaklaşan bir hedefe doğru yarışmaya devam ediyorlar. Araştırmacılar, malzemeyi oluşturan karbon, kükürt ve hidrojen arasındaki kimyasal ilişkiyi daha iyi anladıkları için UNLV’de buharlı bir yarış.

UNLV’de NEXCL’yi yöneten ve en son çalışmaya katkıda bulunan Salamat, “Karbon ve kükürt arasındaki ilişki hakkındaki bilgimiz hızla ilerliyor ve başlangıçta gözlemlenenden önemli ölçüde farklı ve daha verimli tepkilere yol açan oranlar buluyoruz” dedi. “Benzer bir sistemde bu kadar farklı fenomenleri gözlemlemek yalnızca Tabiat Ana’nın zenginliğini gösterir. Anlaşılması gereken çok şey var ve her yeni ilerleme bizi günlük süper iletken cihazların eşiğine daha da yaklaştırıyor.”

Enerji Verimliliğinin Kutsal Kâsesi

Süperiletkenlik, ilk olarak bir asırdan fazla bir süre önce gözlemlenen büyüleyici bir olgudur, ancak yalnızca önemli ölçüde daha düşük sıcaklıklarda herhangi bir pratik uygulama fikri reddedilmiştir. Bilim adamları ancak 1960’larda bu başarının daha yüksek sıcaklıklarda mümkün olabileceğini varsaydılar. Salamat ve meslektaşlarının 2020 yılında oda sıcaklığında bir süper iletken keşfi, teknoloji elektrik akışını dirençsiz olarak desteklediği için bilim dünyasını heyecanlandırdı, bu da bir elektrik devresinden geçen gücün sonsuz ve enerji kaybı olmadan iletilebileceği anlamına geliyor. Bunun, daha iyi cep telefonu pillerinden daha verimli bir elektrik şebekesine kadar her şeyi destekleyerek, enerji depolama ve iletimi için önemli etkileri olabilir.

Salamat, “Küresel enerji krizi hiçbir yavaşlama belirtisi göstermiyor ve kısmen ABD elektrik şebekesinin mevcut teknolojinin verimsizliği nedeniyle yılda yaklaşık 30 milyar dolar kaybetmesi nedeniyle maliyetler artıyor” dedi. “Toplumsal değişim için teknolojiye öncülük etmemiz gerekiyor ve bugün yapılan işlerin yarının çözümlerinin ön saflarında yer aldığına inanıyorum.”

Salamat’a göre, süper iletkenlerin özellikleri, Amerika Birleşik Devletleri ve ötesindeki enerji altyapısını temelden değiştirebilecek yeni nesil malzemeleri destekleyebilir.

“Nevada’da enerjiyi kullanıp, enerji kaybı olmadan ülke geneline gönderdiğinizi hayal edin” dedi. “Bu teknoloji bir gün bunu mümkün kılabilir.”

Referans: J. Alexander Smith, Innes E. Collings, Elliot Snyder, Dean Smith, Sylvain Pettigerard ve Jesse S. Ellison, Keith F. Lawler, Ranja B. Dias ve Ashkan Salamat, 7 Temmuz 2022, Buradan ulaşabilirsiniz. kimyasal iletişim.
DOI: 10.1039 / D2CC03170A

Baş yazarı Smith, Salamat’ın laboratuvarında eski bir UNLV araştırmacısı ve NEXCL ile kimya ve araştırma alanında mevcut bir doktora öğrencisidir. Diğer çalışma yazarları arasında UNLV’den Salamat, Dean Smith, Paul Ellison, Melanie White ve Keith Lawler; Rochester Üniversitesi’nden Ranga Dias, Elliot Snyder ve Elise Jones; Malzeme Bilimi ve Teknolojisi için İsviçre Federal Laboratuvarları ile Ines E. Collings, ETH Zürih ile Sylvain Pettigerard; ve Jesse S. Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndan Smith.