Ingenieure der Universität Rochester haben ein neues Material eingeführt – stickstoffdotiertes Lutetiumhydrid. Er
In den meisten Fällen zSupraleitung – eine Eigenschaft, bei der ein Material keinen Widerstand hat – erfordert Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt und extrem hohen Druck. Forscher haben bereits Hydride, die durch die Kombination von Seltenerdmetallen mit Wasserstoff entstehen, als Hochtemperatur-Supraleiter verwendet. Sie erforderten aber auch einen Betriebsdruck von mehreren Mbar, was die praktische Anwendung der Materialien erschwert.
Es bilden sich Hydride der SeltenerdmetalleGerüststrukturen, in denen Seltenerdmetallionen als Trägerdonoren fungieren und genügend Elektronen bereitstellen, um die Dissoziation von Wasserstoffmolekülen zu verbessern. Stickstoff und Kohlenstoff helfen, Materialien zu stabilisieren, erklären die Wissenschaftler. In ihrer Studie verwendeten sie Lutetium als Grundlage.
Forscher haben ein Gasgemisch aus 99 %Wasserstoff und 1 % Stickstoff und gab es zusammen mit einer reinen Lutetiumprobe in die Reaktionskammer. Durch die mehrtägige Reaktion bei einer Temperatur von 200 °C erhielten die Forscher ein Pulver mit bläulichem Licht. Das Material wurde dann in einer Diamantambosszelle komprimiert.
Übergang von stickstoffdotiertem Lutetiumhydrid in den supraleitenden Zustand unter Druck. Bild: Ranga P. Dias, University of Rochester
Als sich der Druck änderte, entdeckten die Forscherzwei mögliche Zustände des Materials: von einem supraleitenden "Rosa" bei relativ niedrigem Druck bis zu einem leuchtend roten, nicht supraleitenden metallischen Zustand. Gleichzeitig zeigten Experimente, dass ein Druck von 10 kbar ausreicht, um Supraleitung bei Normaltemperatur zu induzieren.
Obwohl dieser Druck viel größer istatmosphärische Technologien, die beispielsweise bei der Herstellung von Mikroschaltungen verwendet werden, verwenden ebenfalls höheren Druck. Dies eröffnet Möglichkeiten für die praktische Anwendung von Supraleitern in verschiedenen Bereichen.
Der Weg zur supraleitenden Unterhaltungselektronik,Stromübertragungsleitungen, Transport und erhebliche Verbesserungen beim magnetischen Einschluss für die Fusion sind jetzt Realität. Wir glauben, dass wir uns jetzt im modernen Zeitalter der Supraleitung befinden.
Ranga Diasa, außerordentlicher Professor für Maschinenbau und Physik an der University of Rochester und Forschungsleiter
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