Ett team av fysiker från UNLV:s Nevada Extreme Conditions Lab (NEXCL) använde en diamantstädcell, en forskningsenhet som liknar den på bilden, i sin forskning för att sänka det tryck som behövs för att observera ett material som kan klara supraledning vid rumstemperatur. Kredit:NEXCL
Mindre än två år efter att ha chockat vetenskapsvärlden med upptäckten av ett material som kan klara supraledning i rumstemperatur, har ett team av UNLV-fysiker höjt föresatsen än en gång genom att återskapa bedriften vid det lägsta tryck som någonsin registrerats.
Med andra ord, vetenskapen är närmare än någonsin ett användbart, replikerbart material som en dag skulle kunna revolutionera hur energi transporteras. UNLV-fysikern Ashkan Salamat och kollegan Ranga Dias, en fysiker vid University of Rochester, skapade internationella rubriker 2020 genom att rapportera supraledning i rumstemperatur för första gången. För att uppnå bedriften syntetiserade forskarna kemiskt en blandning av kol, svavel och väte först till ett metalliskt tillstånd och sedan ännu längre till ett supraledande tillstånd vid rumstemperatur med hjälp av extremt tryck - 267 gigapascal - förhållanden som du bara hittar i naturen nära jordens centrum. Snabbspola framåt mindre än två år, och laget kan nu slutföra bedriften på bara 91 GPa – ungefär en tredjedel av trycket som initialt rapporterades. De nya rönen publicerades denna månad som en förhandsartikel i tidskriften Chemical Communications .
En super upptäckt
Genom en detaljerad justering av sammansättningen av kol, svavel och väte som användes i det ursprungliga genombrottet, kan forskare producera ett material vid ett lägre tryck som behåller sitt tillstånd av supraledning.
"Detta är tryck på en nivå som är svår att förstå och utvärdera utanför labbet, men vår nuvarande bana visar att det är möjligt att uppnå relativt höga supraledande temperaturer vid konsekvent lägre tryck - vilket är vårt slutliga mål", säger studiens huvudförfattare Gregory Alexander Smith. en doktorandforskare vid UNLV:s Nevada Extreme Conditions Laboratory (NEXCL). "I slutändan, om vi vill göra enheter till fördel för samhällets behov, måste vi minska trycket som behövs för att skapa dem."
Även om trycket fortfarande är högt - ungefär tusen gånger högre än vad du skulle uppleva på botten av Stilla havets Mariangrav - fortsätter de att tävla mot ett mål på nära noll. Det är en ras som ökar exponentiellt vid UNLV när forskare får en bättre förståelse för det kemiska sambandet mellan kolet, svavelet och väte som utgör materialet.
"Vår kunskap om förhållandet mellan kol och svavel går snabbt framåt, och vi hittar förhållanden som leder till anmärkningsvärt annorlunda och effektivare svar än vad som från början observerades", säger Salamat, som leder UNLV:s NEXCL och bidrog till den senaste studie. "Att observera så olika fenomen i ett liknande system visar bara Moder Naturs rikedom. Det finns så mycket mer att förstå, och varje nytt framsteg för oss närmare stupet av vardagliga supraledande enheter."
Energieffektivitetens heliga gral
Supraledning är ett anmärkningsvärt fenomen som först observerades för mer än ett sekel sedan, men bara vid anmärkningsvärt låga temperaturer som föregick alla tankar på praktisk tillämpning. Först på 1960-talet teoretiserade forskare att bedriften kunde vara möjlig vid högre temperaturer. Upptäckten 2020 av Salamat och kollegor av en rumstemperatursupraledare upphetsade vetenskapsvärlden delvis eftersom tekniken stöder elektriskt flöde med noll motstånd, vilket betyder att energi som passerar genom en krets kan ledas oändligt och utan effektförlust. Detta kan få stora konsekvenser för energilagring och överföring, och stöder allt från bättre mobiltelefonbatterier till ett mer effektivt energinät.
"Den globala energikrisen visar inga tecken på att avta, och kostnaderna stiger delvis på grund av ett amerikanskt energinät som förlorar cirka 30 miljarder dollar årligen på grund av den nuvarande teknikens ineffektivitet", säger Salamat. "För samhällsförändringar måste vi leda med teknik, och det arbete som sker idag är, tror jag, i framkant av morgondagens lösningar."
Enligt Salamat kan egenskaperna hos supraledare stödja en ny generation av material som fundamentalt kan förändra energiinfrastrukturen i USA och utanför.
"Föreställ dig att utnyttja energi i Nevada och skicka den över landet utan någon energiförlust", sa han. "Den här tekniken kan en dag göra det möjligt." + Utforska vidare
