Wodorki lutetu: Naukowcy osiągają nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej

Naukowcy z University of Rochester dokonali przełomu w badaniu nadprzewodnictwa. Udało im się opracować skład materiału, który wykazuje nadprzewodnictwo zarówno w temperaturze pokojowej, jak i przy stosunkowo niskim ciśnieniu. Jest to ważny krok w praktycznym zastosowaniu nadprzewodnictwa.

https://i.imgur.com/5j9sRin.jpg

Próbka o średnicy około milimetra wodorku lutetu, materiału nadprzewodzącego wykonanego w laboratorium Ranga Diasa, naukowca z Rochester, oglądana przez mikroskop. Ten złożony obraz jest wynikiem nakładania ostrości i wzmacniania kolorów wielu obrazów.


nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej

Wyniki badań zostały opublikowane w renomowanym czasopiśmie Nature. Naukowcy opisują domieszkowany azotem wodorek lutetu (NDLH), który wykazuje nadprzewodnictwo w temperaturze 69 stopni Fahrenheita (20 stopni Celsjusza) i pod ciśnieniem 10 kilobarów (145 000 funtów na cal kwadratowy lub psi).

Chociaż ciśnienie 145 000 psi nadal wydaje się wyjątkowo wysokie (ciśnienie na poziomie morza wynosi około 15 psi), techniki naprężania stosowane na przykład w wytwarzaniu wiórów są stosowane przy stosowaniu materiałów o wyższych wewnętrznych ciśnieniach chemicznych.

Wizualna zmiana po skompresowaniu

Otrzymany związek lutetowo-azotowo-wodorowy miał początkowo „niebieskawo błyszczący” odcień. Kiedy związek został ściśnięty w diamentowej komórce kowadła, nastąpiła „niesamowita wizualna zmiana”: od niebieskiego do różowego na początku nadprzewodnictwa, a następnie do jasnoczerwonego nieprzewodzącego metalicznego stanu.

Badacze humorystycznie nazwali związek w tym stanie „Reddmatter” — na cześć materiału, który Spock stworzył w popularnym filmie Star Trek z 2009 roku.

Potencjał dla nowych zastosowań

Przy wsparciu nagrody CAREER (Program wczesnego rozwoju kariery naukowej) przyznawanej przez Narodową Fundację Nauki oraz grantu Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych zespół badawczy odpowiedział na pytanie, czy materiał nadprzewodzący w temperaturze pokojowej i przy ciśnieniu wystarczająco niskim do zastosowań praktycznych może istnieć.

Dias wierzy, że wykorzystanie NDLH przyspieszy postęp w rozwoju tokamaków do syntezy jądrowej. Zamiast używać potężnych, zbieżnych wiązek laserowych do implozji pastylki paliwowej, tokamaki polegają na silnych polach magnetycznych emitowanych z pierścieniowego środowiska, które zatrzymują i zapalają superciężką plazmę. Według Dias NDLH, który generuje „ogromne pole magnetyczne” w temperaturze pokojowej, będzie „zmieniaczem gier” dla powstającej technologii.


nauczanie maszynowe

Dias widzi również potencjał uczenia maszynowego do wykorzystania w badaniach nadprzewodnictwem. Korzystając z danych z eksperymentów nadprzewodnictwa w jego laboratorium, algorytmy można wyszkolić, aby przewidywały inne możliwe materiały nadprzewodnikowe na podstawie tysięcy możliwych kombinacji pierwiastków ziem rzadkich, azotu, wodoru i węgla.

Keith Lawlor, współautor badania, zaczął już opracowywać algorytmy i obliczenia przy użyciu narzędzi superkomputerowych z Center for Integrated Research Computing na University of Rochester.