​Science News: A fost creat primul superconductor la temperatura camerei

Luni, 23 noiembrie 2020, 19:27 Science - Tehnologie

​După un secol de așteptare, oamenii de știință au raportat descoperirea primului superconductor la temperatura camerei. Materialul conduce electricitatea fără rezistență până la temperatura de 15 grade Celsius, dar numai sub o presiune uriașă.

Superconductorii transmit electricitatea fără rezistență, deci fără pierderi de energie. Dar toți superconductorii descoperiți anterior trebuiau să fie răciți, mulți la temperaturi foarte scăzute, nefiind practici pentru cele mai multe utilizări.

Acum, oamenii de știință au creat primul superconductor care operează la temperatura camerei – cel puțin a unei camere răcoroase. Materialul este superconductor sub temperaturi de 15 grade Celsius, a anunțat în octombrie în revista Nature fizicianul Ranga Dias de la University of Rochester in New York, împreună cu colegii.

Rezultatele echipei „sunt cu adevărat frumoase”, spune chimistul Russell Hemley de la University of Illinois at Chicago, care nu a participat la cercetare.

Dar superputerile noului material superconductor apar numai la persiuni extrem de ridicate, care-i limitează utilizările în practică.

Dias și colegii au creat superconductorul presând carbon, hidrogen și sulf între vârfurile a două diamante și bombardând materialul cu cu rază laser pentru a induce reacții chimice. La o presiune de 2,5 milioane de ori mai mare decât cea atmosferică și la temperaturi sub 15 grade Celsius, rezistența electrică a dispărut.

Dar aceasta nu l-a convins pe Dias. „Nu am crezut de prima oară”, a spus el. Așa că echipa a studiat noi mostre de material și i-au investigat proprietățile magnetice.

Superconductorii și câmpurile magnetice sunt cunoscute drept potrivnici – câmpurile magnetice puternice inhibă superconductivitatea. Când materialul era plasat într-un câmp magnetic, erau necesare temperaturi scăzute pentru a-l face superconductor. Echipa a aplicat materialului și un câmp magnetic oscilant și a observat că, atunci când devenea superconductor, materialul expulza câmpul magnetic din interiorul său, alt semn de superconductivitate.

Oamenii de știință nu au fost capabili să determine compoziția exactă a materialului și nici aranjamentul atomilor săi, ceea ce face dificil de explicat cum poate fi superconductor la temperaturi relativ ridicate. Studii viitoare se vor concentra pe descrierea mai completă a materialului, spune Dias.

Când superconductivitatea a fost descoperită în 1911 s-a întâmplat doar la temperaturi apropiate de zero absolut (-273,15 grade Celsius). Dar de atunci cercetătorii au tot descoperit materiale care superconduc la temperaturi mai înalte. În ultimii ani, oamenii de știință au progresat mai rapid concentrându-se pe materiale bogate în hidrogen și la presiuni ridicate.

În 2015, fizicianul Mikhail Eremts de la Institutul de Chimie „Max Planck” din Mainz, Germania, și colegii au presat hidrogen și sulf pentru a crea un superconductor la temperatura de -70 de grade Celius. Câțiva ani mai târziu, două echipe, una condusă de Eremts și alta de Hemley și fizicianul Maddury Somayazulu, au studiat la presiuni înalte un compus de lanthanium și hidrogen. Cele două echipe au evidențiat superconductivitate la temperaturi și mai ridicate, de -23˚ și -13˚C respectiv, iar în unele mostre chiar la 7˚C.

Descoperirea unui superconductor la temperatura camerei nu este o surpriză. „Ne-am îndreptat evident spre asta”, spune chimista Eva Zurek de la University at Buffalo in New York, care nu a fost implicată în cercetare. Dar trecerea peste bariera simbolică a temperaturii camerei „este un lucru mare”.

Dacă un superconductor la temperatura camerei ar putea fi utilizat la presiunea atmosferică, ar economisi uriașe cantități de energie pierdute în rezistența rețelei electrice. Și ar putea îmbunătăți tehnologii curente, de la scannere RMI la quantum computere și trenuri levitate magnetic. Dias își imaginează că omenirea ar putea deveni „o societate superconductoare”.

Dar până acum svanții au creat doar cantități minuscule de materiale la presiuni ridicate, așa că mai e mult până la aplicațiile practice.

Totuși, „temperatura nu mai este o limită”, spune Somayazulu de la Argonne National Laboratory din Lemont, Illinois, care nu a participat la noua cercetare. În schimb, cercetătorii au un nou țel: să creeze un superconductor la temperatura camerei care să lucreze fără a fi supus presiunii. Somayazulu spune: „ Acesta este următorul pas mare pe care trebui să-l facem”. (Science News )