Skapat en supraledare som inte behöver extrem temperatur och tryck

Ingenjörer från University of Rochester har introducerat ett nytt material - kvävedopad lutetiumhydrid. Han

uppvisar supraledande egenskaper vidtemperatur 20,5 °C och tryck 10 kbar. Utvecklingen öppnar upp för ett brett utbud av praktiska tillämpningar för sådana material: från att minska förlusterna i kraftverk till maglev och effektiv elektronik.

I de flesta fall, försupraledning - en egenskap där ett material har noll motstånd - kräver temperaturer nära absolut noll och extremt högt tryck. Forskare har redan använt hydrider, skapade genom att kombinera sällsynta jordartsmetaller med väte, som högtemperatursupraledare. Men de krävde också ett tryck på flera Mbar för att fungera, vilket försvårar praktiska tillämpningar av materialen.

Sällsynta jordartsmetallhydrider bildasramstrukturer där sällsynta jordartsmetalljoner fungerar som bärardonatorer, vilket ger tillräckligt med elektroner för att förbättra dissociationen av vätemolekyler. Kväve och kol hjälper till att stabilisera material, förklarar forskarna. I sin studie använde de lutetium som grund.

Forskare har skapat en gasblandning på 99 %väte och 1 % kväve och placerade den i reaktionskammaren med ett rent prov av lutetium. Som ett resultat av reaktionen, som varade i flera dagar vid en temperatur på 200 ° C, fick forskarna ett pulver med ett blåaktigt ljus. Materialet komprimerades sedan i en diamantstädcell. 

Övergång av kvävedopad lutetiumhydrid till supraledande tillstånd under tryck. Bild: Ranga P. Dias, University of Rochester

När trycket förändrades upptäckte forskarnatvå möjliga tillstånd av materialet: från ett supraledande "rosa" vid relativt lågt tryck till ett klarrött icke-supraledande metalliskt tillstånd. Samtidigt visade experiment att ett tryck på 10 kbar var tillräckligt för att inducera supraledning vid normal temperatur.

Även om detta tryck är mycket störreatmosfäriska, tekniker som används till exempel vid tillverkning av mikrokretsar, använder också högre tryck. Detta öppnar möjligheter för praktisk tillämpning av supraledare inom olika områden.

Vägen till supraledande konsumentelektronik,kraftöverföringsledningar, transporter och betydande förbättringar av magnetisk inneslutning för fusion är nu verklighet. Vi tror att vi nu befinner oss i den moderna eran av supraledning.

Ranga Diasa, docent i maskinteknik och fysik vid University of Rochester och forskningschef

Läs mer:

Döpt till ett vitamin som skyddar hjärnan från demens

Benämns en typ av sömnlöshet som minskar risken för demens. Men varför är okänt.

Det visade sig vilka män som är mest fertila: deras spermier är 50 % bättre än resten