Onderzoekers van de George Washington University hebben een grote stap gezet in de richting van het bereiken van een van de meest gewilde doelen in de natuurkunde:supergeleiding bij kamertemperatuur.

Supergeleiding is het gebrek aan elektrische weerstand en wordt in veel materialen waargenomen wanneer ze onder een kritische temperatuur worden gekoeld. Tot nu, Men dacht dat supergeleidende materialen moesten afkoelen tot zeer lage temperaturen (min 180 graden Celsius of min 292 graden Fahrenheit), die hun toepassing beperkten. Aangezien elektrische weerstand een systeem inefficiënt maakt, het elimineren van een deel van deze weerstand door gebruik te maken van supergeleiders bij kamertemperatuur zou een efficiëntere opwekking en gebruik van elektriciteit mogelijk maken, verbeterde energietransmissie over de hele wereld en krachtigere computersystemen.

"Supergeleiding is misschien wel een van de laatste grote grenzen van wetenschappelijke ontdekking die kan overstijgen naar alledaagse technologische toepassingen, "Maddury Somayazulu, een universitair hoofddocent onderzoek aan de GW School of Engineering and Applied Science, zei. "Supergeleiding bij kamertemperatuur was de spreekwoordelijke 'heilige graal' die wachtte om gevonden te worden, en het bereiken ervan - zij het bij 2 miljoen atmosfeer - is een paradigmaveranderend moment in de geschiedenis van de wetenschap."

De sleutel tot deze ontdekking was de creatie van een metalen, waterstofrijke verbinding bij zeer hoge drukken:ongeveer 2 miljoen atmosfeer. De onderzoekers gebruikten diamanten aambeeldcellen, apparaten die worden gebruikt om hoge drukken te creëren, om minuscule monsters van lanthaan en waterstof samen te persen. Vervolgens verwarmden ze de monsters en observeerden ze grote veranderingen in de structuur. Dit heeft geresulteerd in een nieuwe structuur, LaH10, waarvan de onderzoekers eerder voorspelden dat het een supergeleider zou zijn bij hoge temperaturen.

Terwijl het monster onder hoge druk wordt gehouden, het team observeerde reproduceerbare verandering in elektrische eigenschappen. Ze maten significante dalingen in weerstand wanneer het monster afkoelde tot onder 260 K (min 13 C, of 8 F) bij een druk van 180-200 gigapascal, het presenteren van bewijs van supergeleiding bij bijna kamertemperatuur. In volgende experimenten, zagen de onderzoekers de overgang plaatsvinden bij nog hogere temperaturen, tot 280 K. Tijdens de experimenten, de onderzoekers gebruikten ook röntgendiffractie om hetzelfde fenomeen te observeren. Dit werd gedaan via een synchrotron-bundellijn van de Advanced Photon Source in het Argonne National Laboratory in Argonne, Illinois.

"Wij geloven dat dit het begin is van een nieuw tijdperk van supergeleiding, "Russel Hemley, een onderzoeksprofessor aan de GW School of Engineering and Applied Science, zei. "We hebben slechts één chemisch systeem onderzocht - de zeldzame aarde La plus waterstof. Er zijn extra structuren in dit systeem, maar belangrijker, er zijn veel andere waterstofrijke materialen zoals deze met verschillende chemische samenstellingen om te verkennen. We zijn ervan overtuigd dat veel andere hydriden - of superhydriden - zullen worden gevonden met nog hogere overgangstemperaturen onder druk."

De studie is vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven .