Nadprzewodnik pozwala idealnie przepływać przez niego prądem elektrycznym, nie tracąc go.
Teraz naukowcy odkryli materiał nadprzewodzący, który działa w rekordowo wysokiej temperaturze, zbliżając się o krok bliżej celu osiągnięcia doskonałości w temperaturze pokojowej.
Spraw, by było wystarczająco zimno, a elektrony przedzierają się przez metale bez generowania oporu, podgrzewania lub spowalniania. Ale to zjawisko, znane jako nadprzewodnictwo, historycznie działało tylko w ekstremalnie niskich temperaturach, które są nieco niewiele powyżej absolutnego zera. Dzięki temu są bezużyteczne w zastosowaniach takich jak wyjątkowo wydajne okablowanie elektryczne lub niewiarygodnie szybkie superkomputery. W ciągu ostatnich kilku dekad naukowcy stworzyli nowsze materiały nadprzewodzące, które działają w coraz wyższych temperaturach.
W nowym badaniu grupa naukowców zbliżyła się jeszcze bardziej do swojego celu, tworząc materiał, który jest nadprzewodzący w temperaturze minus 9 stopni Fahrenheita (minus 23 stopnie Celsjusza) - jednej z najwyższych temperatur, jakie kiedykolwiek zaobserwowano.
Zespół zbadał klasę materiałów zwanych wodorkami nadprzewodzącymi, które zgodnie z przewidywaniami obliczeń teoretycznych będą nadprzewodnikami w wyższych temperaturach. Aby stworzyć te materiały, wykorzystali małe urządzenie zwane diamentowym ogniwem kowadła, które składa się z dwóch małych diamentów, które ściskają materiały do ekstremalnie wysokich ciśnień.
Umieścili niewielką - kilka mikronów - próbkę miękkiego, białawego metalu zwanego lantanem w otworze wyciętym w cienkiej metalowej folii wypełnionej ciekłym wodorem. Zestaw został podłączony do cienkich przewodów elektrycznych. Urządzenie wyciska próbkę do ciśnienia między 150 a 170 gigapaskali, co stanowi ponad 1,5 miliona razy ciśnienie na poziomie morza, zgodnie z oświadczeniem. Następnie wykorzystali promienie rentgenowskie do zbadania jego struktury.
Pod tym wysokim ciśnieniem lantan i wodór łączą się, tworząc wodorek lantanu.
Naukowcy odkryli, że w temperaturze minus 9 F (minus 23 ° C) wodorek lantanu wykazuje dwie z trzech właściwości nadprzewodnictwa. Materiał nie wykazywał odporności na elektryczność, a jego temperatura spadała po przyłożeniu pola magnetycznego. Nie przestrzegali trzeciego kryterium, czyli zdolności do wydalania pól magnetycznych podczas chłodzenia, ponieważ próbka była zbyt mała, zgodnie z towarzyszącym fragmentem News and Views w tym samym wydaniu czasopisma Nature.
„Z naukowego punktu widzenia wyniki te sugerują, że możemy przejść od odkrycia nadprzewodników na podstawie reguł empirycznych, intuicji lub szczęścia do kierowania się konkretnymi przewidywaniami teoretycznymi” - James Hamlin, profesor fizyki na University of Florida, który nie był częścią badania, napisał w komentarzu.
Rzeczywiście, grupa doniosła o podobnych odkryciach w styczniu w czasopiśmie Physical Review Letters. Ci badacze odkryli, że wodorek lantanu może być nadprzewodzący w jeszcze wyższej temperaturze 44 F (7 C), o ile próbka zostanie pobrana do wyższych ciśnień - około 180 do 200 gigapaskali.
Ale ta nowa grupa znalazła coś zupełnie innego: przy tych wysokich ciśnieniach temperatura, w której materiał wykazuje nadprzewodnictwo, gwałtownie spada.
Przyczyna rozbieżności w ustaleniach jest niejasna. „W takich przypadkach potrzeba więcej eksperymentów, danych i niezależnych badań” - powiedział Live Science starszy autor Mikhail Eremets, badacz chemii i fizyki wysokiego ciśnienia w Instytucie Chemii Maxa Plancka w Niemczech. „Teraz możemy tylko dyskutować”.
Zespół planuje teraz spróbować zmniejszyć ciśnienie i podnieść temperaturę potrzebną do stworzenia tych nadprzewodzących materiałów, zgodnie z oświadczeniem. Ponadto naukowcy kontynuują poszukiwanie nowych związków, które mogłyby przewodzić w wysokich temperaturach.
Grupa opublikowała swoje wyniki wczoraj (22 maja) w czasopiśmie Nature.
