Команда фізиків з Лабораторії екстремальних умов Невади (NEXCL) використовувала комірку Massey anvil, дослідницький пристрій, схожий на зображений, у своїх дослідженнях, щоб знизити тиск, необхідний для моніторингу матеріалу, здатного бути надпровідним при кімнатній температурі. Авторство: зображення надано NEXCL
Менше двох років тому світ науки був шокований відкриттям матеріалу, здатного бути надпровідним при кімнатній температурі. Тепер команда фізиків з Університету Невади в Лас-Вегасі (UNLV) знову підвищила ставку, відтворивши цей результат за найнижчого тиску, який будь-коли зареєстровано.
Щоб було зрозуміло, це означає, що наука ближче, ніж будь-коли, до придатного для використання, повторюваного матеріалу, який одного разу може революціонізувати транспортування енергії.
У 2020 році він потрапив у заголовки міжнародних газет, виявивши Вперше надпровідність при кімнатній температурі Написано фізиком UNLV Ашканом Саламатом і колегою Раньєю Діас, фізиком з Університету Рочестера. Щоб досягти цього, вчені перетворили хімічну суміш вуглецю, сірки та водню спочатку в металевий стан, а потім у надпровідний стан при кімнатній температурі, використовуючи надзвичайно високий тиск – 267 гігапаскалів – умови, які можна знайти лише в природі поблизу центру земля.
Просуваючись зі швидкістю менше двох років, дослідники тепер можуть завершити подвиг лише з 91 гігапаскалем – приблизно третина тиску, про який повідомлялося спочатку. Нові висновки були опубліковані як попередня стаття в журналі хімічний зв’язок Цього місяця.
Супер відкриття
Завдяки детальному налаштуванню складу вуглецю, сірки та водню, використаного в оригінальному прориві, дослідники тепер можуть виробляти матеріал під низьким тиском, який зберігає свій стан надпровідності.
«Це тиск на такому рівні, який важко зрозуміти й оцінити поза лабораторією, але наш поточний курс показує, що можливо досягти відносно високих температур провідності при незмінно низькому тиску — і це наша кінцева мета», — сказав керівник дослідження. автор Грегорі Олександр Сміт. Аспірант-науковий співробітник УНЛВ Лабораторія екстремальних умов у Неваді (Nexel). «Зрештою, якщо ми хочемо зробити пристрої корисними для потреб суспільства, ми повинні зменшити тиск, необхідний для їх створення».
Хоча тиск все ще дуже високий — приблизно в тисячу разів вищий, ніж той, який ви можете відчувати на дні Маріанської западини в Тихому океані, — вони продовжують мчати до цілі, що наближається до нуля. Це напружена гонка на UNLV, оскільки дослідники краще розуміють хімічний зв’язок між вуглецем, сіркою та воднем, з яких складається матеріал.
«Наші знання про взаємозв’язок між вуглецем і сіркою швидко розвиваються, і ми знаходимо співвідношення, які призводять до значно відмінніших і ефективніших реакцій, ніж спостерігалося спочатку», — сказав Саламат, який керує NEXCL в UNLV і брав участь в останньому дослідженні. “Спостереження за такими різними явищами в схожій системі лише демонструє багатство матері-природи. Є так багато, що потрібно зрозуміти, і кожен новий прогрес наближає нас до межі повсякденних надпровідних пристроїв”.
Святий Грааль енергоефективності
Надпровідність — дивовижне явище, яке вперше спостерігали більше століття тому, але лише при значно нижчих температурах будь-яка ідея практичного застосування була виключена. Лише в 1960-х роках вчені припустили, що цей подвиг можливий навіть за вищих температур. Відкриття Саламатом і його колегами у 2020 році надпровідника кімнатної температури схвилювало світ науки частково тому, що ця технологія підтримує електричний потік без опору, тобто енергія, що проходить через електричне коло, може проходити нескінченно та без втрати енергії. Це може мати серйозні наслідки для зберігання та передачі енергії, підтримуючи все: від кращих акумуляторів мобільних телефонів до більш ефективної електромережі.
«Глобальна енергетична криза не демонструє ознак сповільнення, і витрати зростають частково через те, що енергосистема США щорічно втрачає майже 30 мільярдів доларів через неефективність поточних технологій», — сказав Саламат. «Для суспільних змін ми повинні лідирувати з технологіями, і я вважаю, що робота, яка виконується сьогодні, є основою для рішень завтрашнього дня».
За словами Саламата, властивості надпровідників можуть підтримувати нове покоління матеріалів, які можуть докорінно змінити енергетичну інфраструктуру в Сполучених Штатах і за їх межами.
«Уявіть собі, що ви використовуєте енергію в Неваді та надсилаєте її по країні без будь-яких втрат енергії», — сказав він. «Ця технологія одного разу може зробити це можливим».
Довідка: «Вміст вуглецю збільшує високотемпературну надпровідність у вуглець-сірчаному гідриді нижче 100 ГПа» Дж. Александер Сміт, Іннес Е. Коллінгс, Еліот Снайдер, Дін Сміт, Сільвен Петігерард і Джессі С. Еллісон, Кіт Ф. Лоулер, Ранджа Б. Діас і Ашкан Саламат, 7 липня 2022 р., доступно тут. хімічний зв’язок.
DOI: 10.1039 / D2CC03170A
Сміт, провідний автор, колишній дослідник UNLV у лабораторії Саламата та нині аспірант з хімії та досліджень у NEXCL. Серед інших авторів дослідження – Саламат, Дін Сміт, Пол Еллісон, Мелані Уайт і Кіт Лоулер з UNLV; Ранга Діас, Елліот Снайдер та Еліз Джонс з Рочестерського університету; Інес Е. Коллінгс зі Швейцарської федеральної лабораторії матеріалознавства та технології, Сільвен Петтігерард з ETH Zurich; і Джессі С. Сміт з Аргонської національної лабораторії.
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
