Достигнут большой успех в гонке за сверхпроводимость при комнатной температуре
Менее чем через два года после потрясения научного мира открытием материала, способного к сверхпроводимости при комнатной температуре, группа физиков UNLV снова подняла планку, воспроизведя подвиг при самом низком давлении из когда-либо зарегистрированных.
Группа физиков из Лаборатории экстремальных условий в Неваде UNLV (NEXCL) использовала ячейку с алмазной наковальней, исследовательское устройство, похожее на изображенное, в своих исследованиях, чтобы снизить давление, необходимое для наблюдения за материалом, способным к сверхпроводимости при комнатной температуре. 1 кредит
Другими словами, наука ближе, чем когда-либо, к пригодному для использования воспроизводимому материалу, который однажды может произвести революцию в способах транспортировки энергии. Физик UNLV Ашкан Саламат и его коллега Ранга Диас, физик из Рочестерского университета, в 2020 году попали в заголовки международных газет, впервые сообщив о сверхпроводимости при комнатной температуре. Чтобы достичь этого, ученые химически синтезировали смесь углерода, серы и водорода сначала в металлическое состояние, а затем еще дальше в сверхпроводящее состояние при комнатной температуре с использованием экстремального давления— 267 гигапаскалей — условия, которые можно найти в природе только вблизи центра Земли. Перенесемся вперед менее чем на два года, и теперь команда может совершить подвиг всего при 91 ГПа, что составляет примерно одну треть давления, о котором сообщалось изначально. Новые результаты были опубликованы в этом месяце в виде предварительной статьи в журнале Chemical Communications.
Супер открытие
Благодаря детальной настройке состава углерода, серы и водорода, использованных в первоначальном прорыве, ученые могут производить материал при более низком давлении, который сохраняет свое состояние сверхпроводимости.
«Это давление на уровне, который трудно понять и оценить за пределами лаборатории, но наша текущая траектория показывает, что можно достичь относительно высоких температур сверхпроводимости при постоянно более низких давлениях — что является нашей конечной целью», — сказал ведущий автор исследования Грегори Александр Смит. аспирант-исследователь Лаборатории экстремальных условий UNLV в Неваде (NEXCL). «В конце концов, если мы хотим, чтобы устройства приносили пользу обществу, мы должны уменьшить давление, необходимое для их создания».
Хотя давление по-прежнему высокое — примерно в тысячу раз выше, чем вы испытали бы на дне Марианской впадины Тихого океана — оно продолжает стремиться к цели, близкой к нулю. Эта гонка экспоненциально набирает обороты в UNLV, поскольку ученые лучше понимают химические отношения между углеродом, серой и водородом, из которых состоит материал.
«Наши знания о взаимосвязи между углеродом и серой быстро расширяются, и мы находим отношения, которые приводят к заметно отличающимся и более эффективным реакциям, чем те, которые наблюдались изначально», — сказал Саламат, который руководит NEXCL UNLV и участвовал в последнем исследовании. «Наблюдение таких разных явлений в похожей системе просто показывает богатство Матери-природы. Нам нужно понять так много всего, и каждое новое достижение приближает нас к пропасти повседневных сверхпроводящих устройств».
Святой Грааль энергоэффективности
Сверхпроводимость — замечательное явление, впервые наблюдавшееся более века назад, но только при удивительно низких температурах, которые предшествовали любой мысли о практическом применении. Только в 1960-х годах ученые предположили, что такой подвиг возможен при более высоких температурах. Открытие в 2020 году Саламатом и его коллегами сверхпроводника при комнатной температуре взбудоражило научный мир отчасти потому, что технология поддерживает электрический поток с нулевым сопротивлением, а это означает, что энергия, проходящая через цепь, может передаваться бесконечно и без потери мощности. Это может иметь серьезные последствия для хранения и передачи энергии, поддерживая все, от более качественных аккумуляторов для мобильных телефонов до более эффективной энергосистемы.
«Глобальный энергетический кризис не показывает никаких признаков замедления, а затраты растут отчасти из-за энергосистемы США, которая ежегодно теряет около 30 миллиардов долларов из-за неэффективности современных технологий», — сказал Саламат. «Для социальных изменений нам нужно лидировать с помощью технологий, и я считаю, что работа, выполняемая сегодня, находится в авангарде завтрашних решений».
По словам Саламата, свойства сверхпроводников могут поддерживать новое поколение материалов, которые могут коренным образом изменить энергетическую инфраструктуру США и других стран.
«Представьте себе использование энергии в Неваде и передачу ее по всей стране без каких-либо потерь энергии », — сказал он. «Эта технология может однажды сделать это возможным».
