Fizikai žengia į priekį kambario temperatūros superlaidumo lenktynėse

Fizikų komanda iš UNLV Nevados ekstremalių sąlygų laboratorijos (NEXCL) savo tyrimuose naudojo Massey priekalo ląstelę – tyrimo įrenginį, panašų į pavaizduotą, kad sumažintų slėgį, reikalingą stebėti medžiagą, galinčią būti superlaidi kambario temperatūroje. Kreditas: Vaizdas suteiktas NEXCL

Mažiau nei prieš dvejus metus mokslo pasaulį sukrėtė atrasta medžiaga, galinti būti superlaidi kambario temperatūroje. Dabar Las Vegaso Nevados universiteto (UNLV) fizikų komanda dar kartą padidino priešiškumą, atkartodama šį žygdarbį esant žemiausiam kada nors užregistruotam slėgiui.

Kad būtų aišku, tai reiškia, kad mokslas yra arčiau nei bet kada anksčiau tinkamos, pakartojamos medžiagos, kuri vieną dieną gali pakeisti energijos transportavimą.

2020 m. ji pateko į tarptautines antraštes atradusi Kambario temperatūros superlaidumas pirmą kartą Parašė UNLV fizikas Ashkanas Salamatas ir kolegė Ranja Dias, fizikas iš Ročesterio universiteto. Kad pasiektų šį žygdarbį, mokslininkai sudarė cheminį anglies, sieros ir vandenilio mišinį pirmiausia į metalinę būseną, o po to į superlaidžią būseną kambario temperatūroje, naudodami itin aukštą slėgį – 267 gigapaskalius – tokias sąlygas galite rasti tik gamtoje netoli centro. žemė.

Pažengę į priekį mažiau nei dvejų metų greičiu, tyrėjai dabar gali įvykdyti žygdarbį tik 91 gigapaskaliu – maždaug trečdaliu iš pradžių pranešto slėgio. Naujos išvados buvo paskelbtos kaip išankstinis straipsnis žurnale cheminis ryšys Šį mėnesį.

Super atradimas

Išsamiai sureguliavę anglies, sieros ir vandenilio sudėtį, naudotą pirminiame proveržyje, mokslininkai dabar gali pagaminti žemo slėgio medžiagą, kuri palaiko superlaidumo būseną.

„Tai yra slėgiai, kurių sunku suprasti ir įvertinti už laboratorijos ribų, tačiau dabartinis mūsų kursas rodo, kad galima pasiekti santykinai aukštą laidumo temperatūrą esant nuolat žemam slėgiui – ir tai yra mūsų galutinis tikslas“, – sakė tyrimo vadovas. autorius Gregory Alexander Smith. UNLV magistrantūros studijų studentas Ekstremalių sąlygų laboratorija Nevadoje (Nexelis). „Galų gale, jei norime, kad įrenginiai būtų naudingi visuomenės poreikiams, turime sumažinti spaudimą, reikalingą jiems sukurti.

Nors slėgis vis dar yra labai didelis – maždaug tūkstantį kartų didesnis nei galima patirti Marianos įdubos dugne Ramiajame vandenyne – jie ir toliau lenktyniauja link tikslo, artėjančio prie nulio. Tai audringos lenktynės UNLV, nes mokslininkai geriau supranta cheminį ryšį tarp anglies, sieros ir vandenilio, sudarančio medžiagą.

„Mūsų žinios apie anglies ir sieros ryšį sparčiai tobulėja, ir mes randame santykius, kurie lemia žymiai kitokius ir efektyvesnius atsakymus, nei pastebėta iš pradžių“, – sakė Salamat, vadovaujantis NEXCL UNLV ir prisidėjęs prie naujausio tyrimo. „Tokių skirtingų reiškinių stebėjimas panašioje sistemoje tik parodo Motinos gamtos turtingumą. Yra tiek daug ką suprasti, ir kiekviena nauja pažanga priartina mus prie kasdienių superlaidžių prietaisų slenksčio.“

Šventasis energijos vartojimo efektyvumo Gralis

Superlaidumas yra įspūdingas reiškinys, pirmą kartą pastebėtas daugiau nei prieš šimtmetį, tačiau tik esant žymiai žemesnei temperatūrai, bet kokia praktinio pritaikymo idėja buvo atmesta. Tik septintajame dešimtmetyje mokslininkai iškėlė hipotezę, kad šis žygdarbis gali būti įmanomas esant dar aukštesnei temperatūrai. 2020 m. Salamat ir jo kolegų atradimas kambario temperatūros superlaidininką sujaudino mokslo pasaulį iš dalies, nes ši technologija palaiko elektros srautą be pasipriešinimo, o tai reiškia, kad elektros grandine einanti galia gali būti perduodama be galo ir neprarandant energijos. Tai gali turėti didelių pasekmių energijos kaupimui ir perdavimui, palaikant viską nuo geresnių mobiliųjų telefonų baterijų iki efektyvesnio elektros tinklo.

„Pasaulinė energetikos krizė nerodo lėtėjimo ženklų, o išlaidos auga iš dalies dėl to, kad JAV elektros tinklas kasmet praranda beveik 30 mlrd. USD dėl dabartinių technologijų neefektyvumo“, – sakė Salamat. „Siekdami visuomenės pokyčių, turime vadovauti technologijomis, o šiandien vykstantis darbas, manau, yra rytojaus sprendimų priešakyje.

Salamat teigimu, superlaidininkų savybės galėtų palaikyti naujos kartos medžiagas, kurios galėtų iš esmės pakeisti JAV ir už jos ribų energetikos infrastruktūrą.

„Įsivaizduokite, kaip panaudoti energiją Nevadoje ir siųsti ją visoje šalyje neprarandant energijos“, – sakė jis. „Ši technologija vieną dieną gali padaryti tai įmanoma.“

Nuoroda: J. Alexander Smith, Innes E. Collings, Elliot Snyder, Dean Smith, Sylvain Pettigerard ir Jesse S. Ellison, Keith F. Lawler, Ranja B. Dias ir Ashkan Salamat, 2022 m. liepos 7 d., pasiekiama čia. cheminis ryšys.
DOI: 10.1039 / D2CC03170A

Smithas, pagrindinis autorius, yra buvęs UNLV tyrėjas Salamato laboratorijoje ir dabartinis NEXCL chemijos ir tyrimų doktorantas. Papildomi tyrimo autoriai yra Salamat, Dean Smith, Paul Ellison, Melanie White ir Keith Lawler iš UNLV; Ranga Dias, Elliot Snyder ir Elise Jones iš Ročesterio universiteto; Ines E. Collings su Šveicarijos federalinėmis medžiagų mokslo ir technologijų laboratorijomis, Sylvainas Pettigerardas su ETH Ciurichas; ir Jesse S. Smithas iš Argono nacionalinės laboratorijos.

READ  Tyrimas rodo, kad tik 2% Didžiojo barjerinio rifo išgyveno po koralų balinimo

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *