Primul supraconductor la temperatura camerei a fost găsit în sfârșit

Nota editorului: Pe 26 septembrie 2022, Nature a retras studiul descris în acest articol, după ce alți cercetători și-au exprimat îngrijorarea cu privire la modul în care datele au fost procesate și analizate. „Am stabilit acum că unii pași cheie de prelucrare a datelor… au folosit o procedură non-standard, definită de utilizator”, scriu editorii de la Nature. „Detaliile procedurii nu au fost specificate în lucrare și validitatea scăderii de fond a fost ulterior pusă sub semnul întrebării.” Autorii lucrării originale nu sunt de acord cu retragerea și susțin că datele brute susțin încă afirmația lor de supraconductivitate la temperatura camerei.

Este aici: oamenii de știință au raportat descoperirea primului supraconductor la temperatura camerei, după mai bine de un secol de așteptare.

Descoperirea evocă visuri cu tehnologii futuriste care ar putea remodela electronicele și transporturile. Supraconductorii transmit energie electrică fără rezistență, permițând curentului să circule fără nicio pierdere de energie. Dar toți supraconductorii descoperiți anterior trebuie să fie răciți, mulți dintre ei la temperaturi foarte scăzute, ceea ce îi face imposibil pentru majoritatea utilizărilor.

Acum, oamenii de știință au găsit primul supraconductor care funcționează la temperatura camerei – cel puțin având în vedere o cameră destul de răcoroasă. Materialul este supraconductor sub temperaturi de aproximativ 15° Celsius (59° Fahrenheit), fizicianul Ranga Dias de la Universitatea Rochester din New York și colegii au raportat pe 14 octombrie în Natură.

Rezultatele echipei „sunt nimic mai puțin frumoase”, spune chimistul de materiale Russell Hemley de la Universitatea Illinois din Chicago, care nu a fost implicat în cercetare.

Cu toate acestea, superputerile supraconductoare ale noului material apar doar la presiuni extrem de mari, limitându-i utilitatea practică.

Dias și colegii au format supraconductorul prin stoarcerea carbonului, hidrogenului și sulfului între vârfurile a două diamante și lovind materialul cu lumină laser pentru a induce reacții chimice. La o presiune de aproximativ 2,6 milioane de ori mai mare decât cea a atmosferei Pământului și la temperaturi sub aproximativ 15 ° C, rezistența electrică a dispărut.

Numai asta nu a fost suficient pentru a-l convinge pe Dias. „Nu am crezut prima dată”, spune el. Deci, echipa a studiat mostre suplimentare ale materialului și a investigat proprietățile magnetice ale acestuia.

Se știe că supraconductorii și câmpurile magnetice se ciocnesc – câmpurile magnetice puternice inhibă supraconductibilitatea. Destul de sigur, atunci când materialul a fost plasat într-un câmp magnetic, au fost necesare temperaturi mai scăzute pentru a-l face supraconductor. Echipa a aplicat, de asemenea, un câmp magnetic oscilant materialului și a arătat că, atunci când materialul a devenit supraconductor, a expulzat acel câmp magnetic din interiorul său, un alt semn de supraconductivitate.

Oamenii de știință nu au reușit să determine compoziția exactă a materialului sau cum sunt aranjați atomii săi, ceea ce face dificil de explicat cum poate fi supraconductor la temperaturi atât de ridicate. Lucrările viitoare se vor concentra pe descrierea mai completă a materialului, spune Dias.

Când supraconductivitatea a fost descoperită în 1911, aceasta a fost găsită numai la temperaturi apropiate de zero absolut (−273,15 ° C). Dar de atunci, cercetătorii au descoperit în mod constant materiale care supraconduc la temperaturi mai ridicate. În ultimii ani, oamenii de știință au accelerat acest progres concentrându-se pe materiale bogate în hidrogen la presiune ridicată.

În 2015, fizicianul Mikhail Eremets de la Institutul Max Planck de Chimie din Mainz, Germania, și colegii săi au stoars hidrogen și sulf pentru a crea un supraconductor la temperaturi de până la -70 ° C (SN: 15/12/15). Câțiva ani mai târziu, două grupuri, unul condus de Eremets și altul care implică Hemley și fizicianul Maddury Somayazulu, au studiat un compus de înaltă presiune de lantan și hidrogen. Cele două echipe au găsit dovezi de supraconductivitate la temperaturi chiar mai ridicate, de -23 ° C și, respectiv, -13 ° C, și în unele eșantioane, posibil, până la 7 ° C (SN: 9/10/18).

Descoperirea unui supraconductor la temperatura camerei nu este o surpriză. „Ne-am îndreptat în mod evident către asta”, spune chimistul teoretician Eva Zurek de la Universitatea din Buffalo din New York, care nu a fost implicată în cercetare. Dar spargerea barierei simbolice de temperatură a camerei este „o problemă foarte mare”.

Dacă un supraconductor la temperatura camerei ar putea fi utilizat la presiunea atmosferică, ar putea economisi cantități mari de energie pierdută din cauza rezistenței în rețeaua electrică. Și ar putea îmbunătăți tehnologiile actuale, de la aparate RMN la computere cuantice și la trenuri cu levitare magnetică. Dias prevede că omenirea ar putea deveni o „societate supraconductoare”.

Dar până acum oamenii de știință au creat doar bucăți mici de material la presiune ridicată, așa că aplicațiile practice sunt încă departe.

Totuși, „temperatura nu mai este o limită”, spune Somayazulu, de la Laboratorul Național Argonne din Lemont, Illinois, care nu a fost implicat în noua cercetare. În schimb, fizicienii au acum un nou scop: să creeze un supraconductor la temperatura camerei care să funcționeze fără a fi presat, spune Somayazulu. „Acesta este următorul pas mare pe care trebuie să-l facem.”