Ciśnienie zostaje zatrzymane, a nadprzewodnictwo pozostaje w wysokich temperaturach

Paul Chu, dyrektor założyciel i główny naukowiec Texas Center for Superconductivity (T) na Uniwersytecie Houston, powiedział, że jest to kolejny krytyczny krok w kierunku nadprzewodnictwa w temperaturze pokojowej przy ciśnieniu otoczenia._doSUH), Liangzi Deng, adiunkt naukowy fizyki w T._doSUH i koledzy z T_doFirma SUH wynalazła i opracowała technologię hartowania ciśnieniowego (PQ), która utrzymuje zoptymalizowaną pod kątem ciśnienia i/lub przegrzaną temperaturę przejścia (T)_do) nawet po usunięciu przyłożonego ciśnienia, które generuje tę fazę.

Pengcheng Dai, profesor fizyki i astronomii na Uniwersytecie Rice i jego grupa oraz Yanming Ma, dziekan Wydziału Fizyki Uniwersytetu Jilin i jego grupa przyczynili się do wykazania możliwości pomyślnego Nacisk– Technologia tłumienia wysokiej formy temperatura Nadprzewodnik, selenek żelaza (FeSe). Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Materiały Narodowej Akademii Nauk.

„Wyprowadziliśmy metodę hartowania ciśnieniowego z tworzenia syntetycznego diamentu przez Francisa Bondy’ego z grafitu w 1955 roku i innych stabilizowanych związków” – powiedział Zhou. „Grafit zamienia się w diament pod wpływem wysokiego ciśnienia w wysokich temperaturach.Następne szybkie hartowanie naprężeń lub dekompresja pozostawia nienaruszoną fazę diamentu bez nacisku.

Chu i jego zespół zastosowali tę samą koncepcję do pliku materiał nadprzewodzący Z obiecującymi wynikami.

Selenek żelaza to prosta sprawa nadprzewodnik wysokotemperaturowy Z temperaturą przejścia (T_do) do przejścia w stan nadprzewodnictwa w temperaturze 9 K przy ciśnieniu otoczenia” – powiedział Chu.

„Kiedy zastosowaliśmy nacisk, nacisk na T._do Wzrósł do ~40 K, ponad czterokrotnie więcej niż w środowisku otoczenia, umożliwiając nam jednoznaczne odróżnienie nadprzewodzącej fazy PQ od oryginalnej fazy un-PQ. Następnie próbowaliśmy zachować fazę nadprzewodnictwa wzmocnioną wysokim ciśnieniem po dekompresji metodą PQ i okazało się, że możemy”.

Osiągnięcie dr Chu i jego współpracowników przybliża naukowców do realizacji ich marzeń Nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej Przy ciśnieniu otoczenia dopiero niedawno odnotowano go w wodorkach poniżej wysokiego wysokie ciśnienie.

zjawisko nadprzewodnictwa Odkryć W 1911 przez Heike Kamerlingh Onnes przez chłodzenie rtęci bez jej przemiany T._do 4,2 K, można go uzyskać za pomocą ciekłego helu, który jest rzadki i drogi. Zjawisko to jest głębokie ze względu na zdolność nadprzewodnika do wykazywania zerowej rezystancji, gdy prąd elektryczny porusza się przez drut nadprzewodzący i usuwa pole magnetyczne wytworzone przez magnes. Następnie natychmiast dostrzeżono jego ogromny potencjał w sektorach energetycznym i transportowym.

Do pracy urządzenia nadprzewodzącego należy je schłodzić poniżej T_doco wymaga energii. Im wyższy T._doPotrzeba mniej energii. Dlatego podnieś literę T._do Z ostatecznym celem, jakim jest temperatura pokojowa 300 K, siłą napędową naukowców w nadprzewodnictwo badania od momentu jego odkrycia.

Wbrew panującemu wówczas przekonaniu, że T._do Nie może przekraczać 30 K, Paul Chu i współpracownicy odkryli nadprzewodnictwo w nowej rodzinie związków w temperaturze 93 K w 1987 roku, osiągalne po prostu przy użyciu niedrogiego i opłacalnego przemysłowego czynnika chłodniczego ciekłego azotu. T_do Od tego czasu był konsekwentnie podnoszony do 164 K przez Chu et al. i inne kolejne grupy uczonych. Ostatnio t_do 287 K zostało osiągnięte przez Dias et al. z University of Rochester w zakresie węgla i siarkowodoru poniżej 267 gigapaskali (GPa).

Krótko mówiąc, T. oferuje_do Do temperatury pokojowej jest już pod ręką. Jednak dla przyszłego naukowego i technologicznego rozwoju wodorków konieczne jest scharakteryzowanie materiałów i wytwarzanie urządzeń pod ciśnieniem otoczenia.

„Nasza metoda pozwala nam na wytwarzanie materiałów nadprzewodzących o wyższym T_do bez nacisku. Pozwala nawet zachować w środowisku fazę nienadprzewodzącą występującą tylko w FeSe powyżej 8 GPa. Nie ma powodu, dla którego ta technika nie mogłaby być w równym stopniu zastosowana do hydratów, które wykazywały oznaki nadprzewodnictwa z T_do zbliża się do temperatury pokojowej.

Osiągnięcie przybliża środowisko akademickie nadprzewodnictwa w temperaturze pokojowej (RTS) bez ciśnienia, co oznacza wszechobecne praktyczne zastosowania nadprzewodników z dziedziny medycyny, m.in. Transfer energii I przechowywanie w transporcie, z uderzeniami podczas korzystania z energii elektrycznej.

Nadprzewodnictwo jako sposób na poprawę wytwarzania, magazynowania i przesyłania energii nie jest nowym pomysłem, ale wymaga dalszych badań i rozwoju, aby było szeroko rozpowszechnione, zanim nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej stanie się rzeczywistością. Zdolność do zerowej rezystancji elektrycznej oznacza, że ​​energia może być generowana, przesyłana i przechowywana bez strat – to ogromna zaleta w zakresie niskich kosztów. Obecna technologia wymaga jednak, aby urządzenie nadprzewodnikowe było utrzymywane w ekstremalnie niskich temperaturach, aby utrzymać swój wyjątkowy stan, co nadal wymaga dodatkowej mocy jako kosztu ogólnego, nie wspominając o potencjalnym ryzyku przypadkowej awarii systemu chłodzenia. W związku z tym nadprzewodnik RTS bez dodatkowego nacisku, aby zachować swoje użyteczne właściwości, jest koniecznością, aby iść naprzód z bardziej praktycznymi zastosowaniami.

Jego właściwości nadprzewodzące torują również drogę konkurentowi popularnego pociągu z pociskami widzianym w całej Azji Wschodniej: maglev. Skrót od „lewitacji magnetycznej”, pierwszy pociąg magnetyczny zbudowany w Szanghaju w 2004 roku z powodzeniem rozszerzył zastosowanie w Japonii i Korei Południowej oraz jest badany pod kątem komercyjnej eksploatacji w Stanach Zjednoczonych. Z maksymalną prędkością 375 mil na godzinę, loty przełajowe widzą szybkiego konkurenta w pociągu maglev. Nadprzewodnik działający w temperaturze pokojowej mógłby pomóc Elonowi Muskowi zrealizować jego marzenie o „hiperpętli”, która podróżowałaby z prędkością 1000 mil na godzinę.

To pomyślne wdrożenie technologii PQ w nadprzewodnikach w temperaturze pokojowej omówione w artykule Chu i Denga ma kluczowe znaczenie dla umożliwienia nadprzewodników we wszechobecnych zastosowaniach praktycznych.

Teraz w układance RTS Ciśnienie otoczenia bliżej rozwiązania go.