Τι πρέπει να γνωρίζετε για την ανακάλυψη νέων υπεραγωγών

Για περισσότερο από έναν αιώνα, οι επιστήμονες προσπάθησαν να αποκτήσουν Το ιερό δισκοπότηρο των υλικών: ένας υπεραγωγός θερμοκρασίας δωματίουένα υλικό που θα μπορούσε να μεταφέρει ηλεκτρικά φορτία χωρίς αντίσταση, κάτι που θα έφερε επανάσταση στο ενεργειακό τοπίο όπως το ξέρουμε.

Αυτή την εβδομάδα, μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ ισχυρίζεται ότι βρήκε τέτοιο υλικό, παρά τον σκεπτικισμό ορισμένων μελών της επιστημονικής κοινότητας. Η νέα αναζήτηση δημοσίευσε στη φύση. Εδώ είναι τι πρέπει να γνωρίζετε για τη σημαία.

Τι είναι ένας υπεραγωγός σε θερμοκρασία δωματίου;

Η ανάπτυξη υπεραγωγών σε θερμοκρασία δωματίου είναι ένας υψηλός στόχος στη φυσική, εκεί Μάθετε τι είναι η σκοτεινή ύλη Και Τι ευθύνεται για την επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος. Οι υπεραγωγοί μεταδίδουν ηλεκτρικά ρεύματα χωρίς αντίσταση, πράγμα που σημαίνει ότι δεν υπάρχει απώλεια ενέργειας καθώς η ηλεκτρική ενέργεια στέλνεται από το σημείο Α στο σημείο Β. Αλλά οι σημερινοί υπεραγωγοί απαιτούν εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλές πιέσεις για να λειτουργήσουν, γεγονός που τους καθιστά ανέφικτους οπουδήποτε εκτός ιδιωτικών εργαστηρίων.

Εάν μπορούσαν να λειτουργήσουν σε θερμοκρασία δωματίου, τα υπεραγώγιμα υλικά δεν θα μεταναστεύονταν στον κόσμο των πειραμάτων και θα μπορούσαν να ενσωματωθούν στην παγκόσμια ενεργειακή υποδομή.

Αλλά από την ανακάλυψη της υπεραγωγιμότητας το 1911, η επιστήμη δεν μπόρεσε να αποκρυπτογραφήσει την υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου. Οι φυσικοί έχουν σπρώξει και ωθήσει υπεραγωγούς διαφόρων ειδών –Ψυγμένο υδρίδιο του λανθανίου Και Υδρόθειο με οσμή θείου, για παράδειγμα – χωρίς αποτέλεσμα. Αυτά τα υλικά είναι υπεραγώγιμα, αλλά μόνο σε παράλογες θερμοκρασίες και πιέσεις που δεν θα ήταν πρακτικές στα ηλεκτρονικά του πραγματικού κόσμου.

Η αναζήτηση για τον τέλειο υπεραγωγό θερμοκρασίας δωματίου έχει επιστήμονες υλικών, μηχανικούς και φυσικούς να ξεφυλλίζουν διάφορα υδρίδια, αναζητώντας έναν που δεν απαιτεί τέτοιες δύσκολες συνθήκες για να λειτουργήσει με τη μαγεία της μηδενικής αντίστασης.

Τι έκανε το Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ πετύχει η ομάδα;

Η πιο πρόσφατη ένωση στο υπεραγώγιμο τεμάχιο κοπής είναι το υδρίδιο του λουτεσίου, το οποίο επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ ανακάλυψαν ότι μετατρέπεται σε υπεραγωγό στους 69 βαθμούς Φαρενάιτ σε πίεση 10 kilobars (145.000 psi). Για αναφορά, η πίεση στο επίπεδο της θάλασσας είναι περίπου 15 psi, ενώ είναι περίπου 16.000 psi στον πυθμένα της τάφρου των Μαριανών, Σύμφωνα με το NOAA.

Προφανώς, τα 145.000 psi είναι ακόμα αρχείο πολύ της πίεσης. Αλλά είναι δύο τάξεις μεγέθους λιγότερο από ό,τι απαιτούνταν προηγουμένως για να προκληθεί υπεραγωγιμότητα στο εργαστήριο της ομάδας, σύμφωνα με το Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ. εκτόξευση.

Σύμφωνα με τον Ranga Dias, μηχανολόγο μηχανικό στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ που έκανε την ανακάλυψη στο εργαστήριό του, «Πιστεύουμε ότι βρισκόμαστε τώρα στην εποχή της σύγχρονης υπεραγωγιμότητας».

Αλλά άλλα μέλη του πεδίου του Ντίας είναι δύσπιστα. Χαρτί 2020 δημοσίευσε στο Nature από μια ομάδα συμπεριλαμβανομένης της Dias, που ισχυρίζεται ότι επιτυγχάνει υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου σε ανθρακικό-θείο υδρίδιο, και έχει λάβει αρκετές ενημερώσεις σχετικά με τις ημερομηνίες και τα δεδομένα που περιέχονται σε αυτό. Στη συνέχεια, μέσα Το άρθρο «Emerging Issues» δημοσιεύτηκε στο Nature τον Αύγουστο του 2021Δύο φυσικοί που δεν είχαν σχέση με το έγγραφο του Ντίας αμφισβήτησαν τους ισχυρισμούς, υποθέτοντας ότι τα φαινόμενα που σχετίζονται με την υπεραγωγιμότητα δεν σχετίζονται στην πραγματικότητα με την περίφημη κατάσταση της ύλης.

Τον Σεπτέμβριο του 2022, το αρχικό χαρτί της ομάδας της Ντίας αποσύρθηκε. Αλλά η νέα εφημερίδα έχει ξεπεράσει τα εμπόδια της (αρκετά για να δημοσιευτεί, τουλάχιστον, αλλά και το έργο που έχει πλέον ανακληθεί).

Σύμφωνα με τους New York TimesΣε ένα προηγούμενο λάθος, ο Ντίας ενσωματώνει λέξη προς λέξη γλώσσα από την πραγματεία ενός άλλου μελετητή στη δική του, ένα γεγονός που αφηγείται ο Ντίας σε ξεχασμένες παραπομπές.

Στο τελευταίο πείραμα, η ομάδα συνέλεξε ένα αέριο μείγμα 99% υδρογόνου και 1% αζώτου και τοποθέτησε το αέριο σε έναν θάλαμο που περιείχε λουτέτιο, ένα μέταλλο εξαιρετικά σπάνιων γαιών. Άφησαν το αέριο και το μέταλλο να αντιδράσουν για λίγες μέρες στα 392 Φαρενάιτ. Η προκύπτουσα ένωση έλαμψε μπλε.

Πίεσαν αυτή την ένωση σε μια κυψέλη διαμαντιού (Το πιο σκληρό μέταλλο, καθιστώντας το ένα συνηθισμένο χαρακτηριστικό σε πειράματα όπου θέλετε να συμπιέσετε, να πιέσετε ή να αποσπάσετε τα απόβλητα από κάτι). Όταν πιέστηκε ανάμεσα στα διαμάντια, η ένωση που παρασκευάστηκε στο εργαστήριο του Ντίας άλλαξε από μπλε σε έντονο κοκκινωπό-ροζ. Έχει γίνει υπεραγώγιμο.

Εάν το αποτέλεσμα του νέου πειράματος μπορεί να αναπαραχθεί από άλλες ομάδες, θα μπορούσε να είναι μια συναρπαστική στιγμή στο κυνήγι του unobtainium στην επιστήμη των υλικών: μια πραγματική αλλαγή του παιχνιδιού για την ηλεκτρική ενέργεια.

Προς το παρόν όμως, η έρευνα για το Άγιο Δισκοπότηρο συνεχίζεται. Πόσο κοντά είναι η κοινότητα της επιστήμης των υλικών στο να βρει μια εξήγηση για αυτό; Αλλά η φόρτιση ενός τέτοιου υπεραγωγού δεν θα γινόταν χωρίς αντίσταση.

Περισσότερα: Η αναζήτηση για τα πιο άπιαστα υλικά στη φυσική