I ett kritiskt nästa steg mot supraledning vid rumstemperatur vid omgivningstryck, Paul Chu, Grundande direktör och chefsforskare vid Texas Center for Superconductivity vid University of Houston (T _c SUH), Liangzi Deng, forskarassistent i fysik vid T _c SUH, och deras kollegor på T _c SUH skapade och utvecklade en trycksläckningsteknik (PQ) som bibehåller den tryckförstärkta och/eller inducerade höga övergångstemperaturen (T) _c ) fas även efter avlägsnandet av det applicerade trycket som genererar denna fas.

Pengcheng Dai, professor i fysik och astronomi vid Rice University och hans grupp, och Yanming Ma, Dekan vid College of Physics vid Jilin University, och hans grupp bidrog till att framgångsrikt demonstrera möjligheten av trycksläckningstekniken i en modell av högtemperatursupraledare, järnselenid (FeSe). Resultaten publicerades i tidningen Förfaranden från National Academy of Sciences .

"Vi härledde tryckkylningsmetoden från bildandet av den konstgjorda diamanten av Francis Bundy från grafit 1955 och andra metastabila föreningar, " sade Chu. "Grafit förvandlas till en diamant när den utsätts för högt tryck vid höga temperaturer. Efterföljande snabb trycksläckning, eller avlägsnande av tryck, lämnar diamantfasen intakt utan tryck."

Chu och hans team tillämpade samma koncept på ett supraledande material med lovande resultat.

"Järnselenid anses vara en enkel högtemperatursupraledare med en övergångstemperatur (T _c ) för övergång till ett supraledande tillstånd vid 9 Kelvin (K) vid omgivande tryck, " sa Chu.

"När vi utövade påtryckningar, T _c ökat till ~ 40 K, mer än fyrdubblar det vid omgivningen, vilket gör det möjligt för oss att entydigt skilja den supraledande PQ-fasen från den ursprungliga un-PQ-fasen. Vi försökte sedan behålla högtrycksförbättrad supraledande fas efter att ha tagit bort tryck med hjälp av PQ-metoden, och det visar sig att vi kan."

Dr Chu och kollegors prestation tar forskarna ett steg närmare att förverkliga drömmen om supraledning i rumstemperatur vid omgivande tryck, nyligen rapporterats i hydrider endast under extremt högt tryck.

Superledning är ett fenomen som upptäcktes 1911 av Heike Kamerlingh Onnes genom att kyla kvicksilver under dess övergång T _c av 4,2 K, uppnås med hjälp av flytande helium, vilket är sällsynt och dyrt. Fenomenet är djupgående på grund av supraledarens förmåga att uppvisa noll motstånd när elektricitet rör sig genom en supraledande tråd och dess utdrivning av magnetfält som genereras av en magnet. Senare, dess stora potential inom energi- och transportsektorerna erkändes omedelbart.

För att driva en supraledande anordning, man måste kyla den till under dess T _c , som kräver energi. Ju högre T _c , desto mindre energi behövs. Därför, höjer T _c med slutmålet rumstemperatur på 300 K har varit drivkraften för forskare inom superledningsforskning sedan upptäckten.

I trots av den då rådande uppfattningen att T _c kunde inte överstiga 30-talets K, Paul Chu, och kollegor upptäckte supraledning i en ny familj av föreningar vid 93 K 1987, uppnås genom att bara använda det billiga, kostnadseffektiv industriell kylvätska av flytande kväve. Den T _c har kontinuerligt höjts sedan till 164 K av Chu et al. och andra efterföljande grupper av forskare. Nyligen ett T _c av 287 K uppnåddes av Dias et al. vid Rochester University i kol-vätesulfid under 267 gigapascal (GPa).

Kortfattat, framsteg av T _c till rumstemperatur är verkligen inom räckhåll. Men för framtida vetenskaplig och teknisk utveckling av hydrider, karakterisering av material och tillverkning av anordningar vid omgivningstryck är nödvändigt.

"Vår metod tillåter oss att göra materialet supraledande med högre T _c utan tryck. Det tillåter oss till och med att vid omgivningen behålla den icke-supraledande fasen som endast existerar i FeSe över 8 GPa. Det finns ingen anledning att tekniken inte kan tillämpas lika på de hydrider som har visat tecken på supraledning med ett T _c närmar sig rumstemperatur."

Prestationen tar det akademiska samhället närmare rumstemperatursupraledning (RTS) utan tryck, vilket skulle innebära allestädes närvarande praktiska tillämpningar för superledare från det medicinska området, genom kraftöverföring och lagring till transport, med stötar närhelst el används.

Superledning som ett sätt att förbättra kraftproduktion, lagring och överföring är ingen ny idé, men det kräver ytterligare forskning och utveckling för att få stor spridning innan supraledning i rumstemperatur blir verklighet. Kapaciteten för noll elektriskt motstånd innebär att energi kan genereras, överförs och lagras utan förlust – en enorm lågkostnadsfördel. Dock, nuvarande teknik kräver att den supraledande enheten hålls vid mycket låga temperaturer för att behålla sitt unika tillstånd, som fortfarande kräver ytterligare energi som en overheadkostnad, för att inte tala om den potentiella faran med oavsiktligt fel på kylsystemet. Därav, en RTS-supraledare utan extra tryck för att behålla sina fördelaktiga egenskaper är en nödvändighet för att gå vidare med mer praktiska tillämpningar.

Egenskaperna hos supraledning banar också väg för en konkurrent till det berömda kultåget som ses över hela Östasien:ett maglevtåg. Förkortning för "magnetisk levitation, "det första maglevtåget som byggdes i Shanghai 2004 utökade framgångsrikt användningen i Japan och Sydkorea och övervägs för kommersiell drift i USA. Vid toppfart på 375 miles i timmen, längdflygningar ser en snabb konkurrent i maglev-tåget. En supraledare i rumstemperatur kan hjälpa Elon Musk att förverkliga sin dröm om en "hyperloop" att resa med en hastighet av 1000 miles per timme.

Denna framgångsrika implementering av PQ -tekniken på superledare vid rumstemperatur som diskuteras i Chu och Dengs papper är avgörande för att möjliggöra superledare för praktiskt allestädes närvarande tillämpningar.

Nu är gåtan med RTS vid omgivningstryck ännu närmare att lösas.