Acasă Nanotehnologie SUPRACONDUCTIVITATEA LA TEMPERATURA CAMEREI A FOST ATINSĂ

SUPRACONDUCTIVITATEA LA TEMPERATURA CAMEREI A FOST ATINSĂ

4159
0
(c) DAM FENSTER

După o muncă ce a început acum multe decenii, cercetătorii au raportat crearea primului supraconductor, care nu necesită o răcire în prealabil pentru ca rezistența sa electrică să devină egală cu zero. Totuși, există o problemă: noul supraconductor are rezistența electrică nulă doar la o presiune echivalentă cu aproximativ trei sferturi din cea regăsită în centrul Pământului. Cu toate acestea, dacă cercetătorii pot stabiliza materialul la presiunea ambiantă, aplicațiile potențiale, bazate pe supraconductivitate, precum liniile electrice cu pierderi reduse, magneții supraconductori ultra-puternici, care nu au nevoie de răcire, pentru aparatele RMN și trenurile Maglev, ar putea deveni realitate.

„Aceasta este o descoperire importantă”, a declarat Chris Pickard, fizician în cadrul Universității din Cambridge. Cu toate acestea, condițiile extreme ale experimentului sugerează faptul că, deși rezultatul a fost „destul de spectaculos”, conform lui Brian Maple, fizician în cadrul Universității din California, San Diego, „acest lucru cu siguranță nu va fi util în realizarea unui dispozitiv”.

Anunțul făcut de către echipa de cercetători, condusă de Ranga Dias, fizician în cadrul Universității din Rochester, culminează un drum lung si anevoios, parcurs de foarte mulți cercetători. În anul 1911, supraconductivitatea a fost descoperită pentru prima dată, de către fizicianul olandez Heike Kamerlingh Onnes, într-un fir de mercur, răcit la 4,2 ° peste zero absolut (4,2 K). În anul 1957, fizicienii John Bardeen, Leon Cooper și Robert Schrieffer au explicat fenomenul. „Teoria Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS)” a sugerat faptul că un electron care trece printr-un supraconductor deformează temporar structura materialului, trăgând astfel după el un alt electron, fără a exista o forță care să se opună deplasării acestuia.

În anul 1986, un grup de fizicieni a descoperit că, în diferite materiale, precum ceramica cu oxid de cupru, supraconductivitatea se instaurează la o „temperatură critică (Tc)” de 30 K. Ulterior acestei descoperiri, alte grupuri au început să realizeze materiale ceramice similare. Până în anul 1994, cercetătorii au crescut Tc până la 164 K, cu ajutorul unui oxid de cupru pe bază de mercur sub presiune.

În anul 1968, Neil Ashcroft, teoretician în cadrul Universității Cornell, a sugerat faptul că un alt tip de material ar trebui să prezinte supraconductivitatea BCS, la temperaturi mai mari decât cea a camerei, și anume hidrogenul sub presiune ridicată. Numeroase grupuri au afirmat că pot produce acest hidrogen metalic, folosind celule de diamant – nicovală. Aceste dispozitive, de dimensiunea unei palme, aplică o presiune enormă asupra materialului țintă, aflat între vârfurile a două diamante. Cu toate acestea, rezultatele rămân controversate, în mare parte pentru că presiunile sunt atât de mari încât, de obicei, se produce distrugerea diamantelor. În anul 2004, Ashcroft a sugerat că legarea hidrogenului la un alt element ar putea adăuga un fel de „precompresie chimică”, care ar putea face posibilă supraconductivitatea la temperaturi mai ridicate, cu presiuni mai mici.

Strategia a funcționat. În anul 2015, un grup de cercetători, condus de Mikhail Eremets din cadrul Institutului de chimie Max Planck, a raportat în revista Nature obținerea supraconductivității la temperatura de 203 K în cazul H3S, comprimat la o presiune de 155 gigapascali (GPa), presiune de peste 1 milion de ori mai mare decât cea a atmosferei Pământului. În următorii 3 ani, Eremets și alți cercetători au crescut Tc până la 250 K, în cazul compușilor bogați în hidrogen care conțin lantan. Totuși, în absența presiunilor imense, toți acești compuși se dezintegrau.

Dias și colegii săi au încercat să ridice Tc la o valoare mai mare, adăugând un al treilea element, carbonul, care formează legături puternice cu atomii vecini. „Zburam legați la ochi”, a declarat membrul echipei Ashkan Salamat, fizician în cadrul Universității din Nevada, Las Vegas.

Ei au depus pe celula de diamant mici particule solide de carbon și sulf, măcinate împreună, apoi au introdus trei gaze: hidrogen, hidrogen sulfurat și metan. După aceea, aceștia au direcționat un fascicul laser de culoare verde, pe suprafața diamantului, pentru a declanșa o reacție chimică care a transformat amestecul în cristale transparente.

Atunci când au crescut presiunea la 148 GPa și au verificat conductivitatea eșantionului, cu ajutorul unor cabluri electrice, au constatat că acele cristalele au devenit supraconductoare la temperatura de 147 K. Prin creșterea presiunii la 267 GPa, echipa a atins o valoare a Tc de 287 K, temperatura unei camere reci sau a unei crame ideale. De asemenea, prin intermediul măsurărilor câmpului magnetic s-a indicat faptul că proba a devenit supraconductivă, au menționat Dias și colegii săi în revista Nature.

„Rezultatele par a fi credibile”, a declarat Eremets. El observă, totuși, faptul că echipa Rochester nu a reușit încă să determine cu precizie structura compusului supraconductor. În curând, cercetătorii vor începe să lucreze în acest sens și, probabil, vor începe, de asemenea, să adauge alte elemente în amestecul pe bază de hidrogen, în speranța obținerii unor supraconductori cu temperatură și mai ridicată. „Acesta este următorul lucru pe care îl va practica toată lumea”, a declarat Eva Zurek, teoretician la Universitatea din Buffalo.

„Scopul final, este de a găsi un supraconductor la temperatura camerei, care să fie stabil și în lipsa presiunilor ridicate. Dacă cercetătorii vor găsi o soluție în acest sens, rezultatele ar putea transforma viața de zi cu zi”, a adăugat Eremets. Dias consideră faptul că acest lucru este posibil. Totuși, din punct de vedere teoretic, nu există încă o modalitate de a face ca materialele pe bază de hidrogen să opereze la presiuni ambientale. „Nu avem încă o soluție clară”, a adăugat Zurek.

LĂSAȚI UN MESAJ

Vă rugăm să introduceți comentariul dvs.!
Introduceți aici numele dvs.

Acest site folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.