Ένα βιώσιμο υπεραγώγιμο υλικό δημιουργήθηκε στο εργαστήριο του Ρότσεστερ

11 μήνες πριν
υδρίδιο του λουτετίου

Σε ένα ιστορικό επίτευγμα, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ρότσεστερ δημιούργησαν ένα υπεραγώγιμο υλικό σε θερμοκρασία και πίεση αρκετά χαμηλή για χρήση σε πρακτικές εφαρμογές.

«Με αυτό το υλικό, έφτασε η αυγή της υπεραγωγιμότητας περιβάλλοντος και των εφαρμοσμένων τεχνολογιών», σύμφωνα με τον Ranga Dias, επικεφαλής της ομάδας και επίκουρο καθηγητή μηχανολογίας και φυσικής. Σε μια δημοσίευση στο Nature, οι ερευνητές περιγράφουν ένα υδρίδιο του λουτετίου (NDLH) με προσθήκη αζώτου που παρουσιάζει υπεραγωγιμότητα στους 69 βαθμούς Φαρενάιτ και σε πίεση 10 kilobars (145.000 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα ή psi).

Αν και τα 145.000 psi μπορεί να φαίνονται εξαιρετικά υψηλά (η πίεση στο επίπεδο της θάλασσας είναι περίπου 15 psi), οι τεχνικές μηχανικής τάσεων που χρησιμοποιούνται συνήθως στην κατασκευή τσιπ, για παράδειγμα, ενσωματώνουν υλικά που συγκρατούνται από εσωτερικές χημικές πιέσεις που είναι ακόμη υψηλότερες.

Οι επιστήμονες επιδιώκουν αυτό το επίτευγμα στη φυσική συμπυκνωμένης ύλης για περισσότερο από έναν αιώνα. Τα υπεραγώγιμα υλικά έχουν δύο βασικές ιδιότητες: η ηλεκτρική αντίσταση εξαφανίζεται, και τα μαγνητικά πεδία που αποβάλλονται περνούν γύρω από το υπεραγώγιμο υλικό. Τέτοια υλικά θα μπορούσαν να επιτρέψουν:

  • Δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας που μεταδίδουν ηλεκτρική ενέργεια χωρίς την απώλεια ενέργειας έως και 200 εκατομμυρίων μεγαβατώρων (MWh) που συμβαίνει τώρα λόγω της αντίστασης στα καλώδια.
  • Τρένα υψηλής ταχύτητας χωρίς τριβές, που αιωρούνται.
  • Πιο προσιτές τεχνικές ιατρικής απεικόνισης και σάρωσης, όπως η μαγνητική τομογραφία και η μαγνητοκαρδιογραφία.
  • Ταχύτερη, αποδοτικότερη ηλεκτρονική για την ψηφιακή λογική και την τεχνολογία συσκευών μνήμης.
  • Μηχανές Tokamak που χρησιμοποιούν μαγνητικά πεδία για να περιορίσουν τα πλάσματα για να επιτύχουν τη σύντηξη ως πηγή απεριόριστης ενέργειας.

Προηγουμένως, η ομάδα Dias ανέφερε σε εργασίες στο Nature και στο Physical Review Letters, τη δημιουργία δύο υλικών, του υδρίτη του ανθρακούχου θείου και υπερυδρίτη του υττρίου-, τα οποία είναι υπεραγώγιμα στους 58 βαθμούς Φαρενάιτ/39 εκατομμύρια psi και στους 12 βαθμούς Φαρενάιτ/26 εκατομμύρια psi αντίστοιχα.

Δεδομένης της σπουδαιότητας της νέας ανακάλυψης, ο Dias και η ομάδα του κατέβαλαν ασυνήθιστες προσπάθειες για να τεκμηριώσουν την έρευνά τους και να αποτρέψουν τις επικρίσεις που αναπτύχθηκαν στον απόηχο της προηγούμενης δημοσίευσης στο Nature, η οποία οδήγησε σε ανάκληση από τους συντάκτες του περιοδικού. Η προηγούμενη εργασία υποβλήθηκε εκ νέου στο Nature με νέα δεδομένα που επικυρώνουν την παλιότερη προσπάθεια, σύμφωνα με τον Dias. Τα νέα δεδομένα συλλέχθηκαν εκτός εργαστηρίου, στα Εθνικά Εργαστήρια Argonne και Brookhaven, μπροστά σε ένα κοινό επιστημόνων που είδε ζωντανά τη μετάβαση στην υπεραγώγιμη κατάσταση. Παρόμοια προσέγγιση ακολουθήθηκε και με τη νέα εργασία.

Πέντε μεταπτυχιακοί φοιτητές στο εργαστήριο του Dias - οι Nathan Dasenbrock-Gammon, Elliot Snider, Raymond McBride, Hiranya Pasan και Dylan Durkee - αναφέρονται ως συν-επικεφαλής συγγραφείς. «Όλοι στην ομάδα συμμετείχαν στην εκτέλεση των πειραμάτων», λέει ο Dias. «Ήταν πραγματικά μια συλλογική προσπάθεια».