Istraživači u Nacionalnoj laboratoriji Argonne pri Ministarstvu energetike SAD (DOE) otkrili su kako sitne promene u strukturi superhidrida omogućavaju superprovodljivost pri gotovo sobnoj temperaturi, ali uz ekstremni pritisak – što pruža nove naznake za dizajn praktičnijih superprovodnika.
– Ovi eksperimenti pokazuju šta unapređeni APS može da postigne. Sada možemo proučavati strukture na atomskoj razini sa neviđenom preciznošću u materijalima pod ekstremnim pritiskom – rekao je Maduri Somajazulu, fizičar u laboratoriji Argon, prenosi Interesting Engineering.
Superprovodnici omogućavaju protok električne energije bez otpora
Istraživači su objasnili da superprovodnici omogućavaju protok električne energije bez otpora, što znači da se energija ne gubi u obliku toplote. Ova osobina ih čini korisnim za tehnologije poput MRI skenera, akceleratora čestica, vozova na magnetskoj levitaciji i određenih sistema prenosa električne energije.
Međutim, istakli su da većina superprovodnika funkcioniše samo na izuzetno niskim temperaturama – često stotinama stepeni ispod nule po Farenhajtu. Održavanje materijala na tim temperaturama zahteva složene i skupe sisteme hlađenja, što ograničava gde se superprovodnici mogu koristiti.
Novi uvid u superhidride
Sada su američki istraživači napravili korak ka prevazilaženju tog ograničenja. Dobili su nove uvide u klasu materijala poznatih kao superhidridi, koji mogu postati superprovodljivi na znatno višim temperaturama – oko 10 stepeni Farenhajta.
U novom istraživanju, Hemley i njegovi kolege ispitivali su da li promena hemijskog sastava materijala može smanjiti pritisak potreban za superprovodljivost. Dodali su malu količinu itrijuma superhidridu lantana kako bi materijal bio stabilniji i smanjio potrebni pritisak.
– Da bismo postigli ove ekstremne pritiske, stisli smo mali uzorak između dva dijamanta – rekao je Maduri Somajazulu, fizičar u APS-u. Uređaj sa dijamantnim nakovnjem tima može generisati pritiske do pet miliona atmosfera.
Formiranje superprovodljivog materijala pod visokim pritiskom i temperaturom
Nakon formiranja superprovodljivog materijala pri visokim pritisku i temperaturi, tim je koristio rendgenske zrake visoke energije iz APS-a za proučavanje njegove strukture (na zrakovodima 16-ID-B i 13-ID-D).
– Fokusirali smo intenzivni rendgenski snop na uzorak debljine samo nekoliko mikrometara i prečnika od deset do dvadeset mikrometara – rekao je Vitali Prakapenka, naučnik zrakovoda i profesor istraživač na Univerzitetu u Čikagu. Jedan mikrometar je oko 1/70 širine ljudske dlake.
Nedavno unapređenje APS-a omogućilo je ove merenja. Njegov svetliji, preciznije fokusiran rendgenski snop omogućio je istraživačima da proučavaju izuzetno male uzorke dok istovremeno menjaju pritisak, navodi se u saopštenju za štampu.
– Taj snop nam je omogućio da razdvojimo signale koji dolaze od samog uzorka od onih koji potiču od okolnih materijala i dijamantnih nakovnja – rekao je Prakapenka.
Tim je otkrio da male razlike u rasporedu atoma u kristalnoj rešetki mogu snažno uticati na superprovodljivost. Identifikovali su dve različite kristalne strukture, pri čemu svaka postaje superprovodljiva na nešto različitoj temperaturi, navodi se u saopštenju.
– Ovi eksperimenti pokazuju šta unapređeni APS može da postigne. Sada možemo proučavati strukture na atomskoj razini sa neviđenom preciznošću u materijalima pod ekstremnim pritiskom – rekao je Somajazulu.
Istraživači su takođe naglasili da, iako su pritisci korišćeni u eksperimentima još uvek vrlo visoki, oko 1,4 miliona puta veći od atmosferskog, oni to vide kao deo dugoročnog puta. Dodaju još elemenata kako bi dodatno smanjili pritisak, sa ciljem da ovi materijali postanu praktični za upotrebu.
BONUS VIDEO:
Komentari (0)