science >> Wetenschap >  >> Fysica

Een materiaal dat supergeleidend is bij kamertemperatuur en lagere druk

Het doel van nieuw onderzoek onder leiding van Ranga Dias, universitair docent werktuigbouwkunde en natuurkunde en sterrenkunde, is het ontwikkelen van supergeleidende materialen op kamertemperatuur. Momenteel, extreme kou is nodig om supergeleiding te bereiken, zoals aangetoond op deze foto uit Dias' lab, waarin een magneet boven een met vloeibare stikstof gekoelde supergeleider zweeft. Credit:foto van de Universiteit van Rochester/J. Adam Fenster

Een team van onderzoekers van de Universiteit van Rochester, de State University of New York in Buffalo en de University of Nevada Las Vegas hebben de hoeveelheid druk verminderd die nodig is om een ​​materiaal te dwingen supergeleidend te worden bij kamertemperatuur, verbeteren van hun eigen eerdere resultaten. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , de groep schetst hun techniek en plannen voor de toekomst.

Wetenschappers zijn al jaren op zoek naar materialen die supergeleidend zijn bij kamertemperatuur. Een dergelijk materiaal zou het mogelijk maken om koelere elektronica te bouwen en zou de efficiëntie van het elektriciteitsnet drastisch verhogen. Pas eind vorig jaar werd het eerste materiaal gemaakt:een waterstofrijke verbinding die, wanneer geperst tot 267 GPa, werd supergeleidend. En hoewel de prestatie een stap in de goede richting was, de behoefte aan hoge druk maakte het materiaal onpraktisch voor dagelijks gebruik. In deze nieuwe poging hetzelfde team heeft een manier gevonden om de vereiste druk drastisch te verminderen door een wijziging aan te brengen in hun eerdere techniek - ze combineerden waterstof met yttrium in plaats van koolstof en zwavel.

Eerder onderzoek had aangetoond dat materialen met een hoog waterstofgehalte zich goed lenen voor supergeleidende materialen die bij hogere temperaturen zijn gemaakt en dat was de reden waarom ze het voor hun experimenten hadden gekozen.

Het werk omvatte het gebruik van twee diamanten aambeelden om de druk te creëren. Ze werden iets uit elkaar geplaatst met waterstofgas en een monster van yttrium in vaste toestand ertussen. De materialen werden gescheiden door een vel palladium, die het team heeft toegevoegd om oxidatie van het yttrium te voorkomen - het diende ook als katalysator, helpen bij het verplaatsen van de waterstofatomen in het yttrium. Testen van het resulterende materiaal toonde aan dat het supergeleidend was bij 182 GPa - veel lager dan ze vorig jaar vonden, maar nog veel te hoog voor praktisch gebruik. Ze suggereren dat ze in de goede richting gaan, echter, en zijn van plan om door te gaan met het herzien van hun techniek om meer te weten te komen over het potentieel ervan - en, natuurlijk, om erachter te komen of het kan worden gebruikt om een ​​supergeleidend materiaal op kamertemperatuur te maken.

Deze illustratie uit het Dias-lab toont waterstofmoleculen, bovenaan, diffunderen in een dunne laag palladium (paars), waar ze zijn gescheiden in individuele atomen, die vervolgens worden verdeeld in een onderliggende laag yttrium. Krediet:Ranga Dias lab/Universiteit van Rochester

© 2021 Science X Network