Nieuw Temperatuurrecord Is Enorme Prestatie Voor Supergeleidend Vermogen

{h1}

Een nieuwe record-hoge temperatuur is bereikt voor supergeleiders - buitengewone materialen die elektriciteit geleiden zonder energie te dissiperen.

Een nieuwe record-hoge temperatuur is bereikt voor supergeleiders - buitengewone materialen die elektriciteit geleiden zonder energie te dissiperen. Het voorschot kan een belangrijke stap zijn in de al lang bestaande zoektocht naar een supergeleider op kamertemperatuur, waarmee steden enorm efficiëntere stroomnetten kunnen bouwen, zeggen onderzoekers.

Tot nu toe werkt supergeleiding alleen bij zeer lage temperaturen. En hoewel deze nieuwe, recordbrekende temperatuur nog steeds erg koud is, is het een temperatuur die van nature op het aardoppervlak te vinden is, voegde de wetenschapper eraan toe.

Supergeleiders zijn materialen die elektriciteit geleiden zonder weerstand onder een bepaalde temperatuur. Supergeleiding is gebaseerd op elektronen die elkaar niet afstoten zoals in gewone materialen, maar in plaats daarvan delicate paren vormen, ook wel Cooper-paren genoemd, die moeiteloos door supergeleiders kunnen stromen. Elektronen in deze paren worden bij elkaar gehouden door fononen of trillingen van de atomen van de supergeleider. [De 9 grootste onopgeloste mysteries in de natuurkunde]

Al meer dan drie decennia proberen wetenschappers supergeleiders op kamertemperatuur te ontwikkelen die geen omslachtige, energiezuigende onderkoeling nodig hebben.

Voor nu waren de hoogst bekende temperaturen waar supergeleiders voor werkten - bekend als hun kritische temperaturen - minus 220 graden Fahrenheit (minus 140 graden Celsius) bij normale druk en minus 164 F (minus 109 C) bij hoge drukken. (Hoge drukken versterken vaak supergeleiding door atomen samen te drukken, waardoor de warmte de Cooper-paren niet verstoort.)

Nu hebben onderzoekers supergeleiding bereikt bij een kritische temperatuur van minus 94 F (min 70° C). Dit is ongeveer 34 F (19 C) warmer dan de koudste temperaturen in Antarctica, zei medeleider-auteur Michail Eremets, een natuurkundige aan het Max Planck Instituut voor Chemie in Mainz, Duitsland.

"Zelfs hogere [temperaturen] en waarschijnlijk kamertemperatuur kritische temperaturen zijn mogelijk", vertelde Eremets aan WordsSideKick.com.

De onderzoekers merkten op dat deze record-hoge temperatuur voor supergeleiding wel extreme drukken van ongeveer 200 gigapascals vereist. "Tien gigapascals is de druk die routinematig wordt bereikt in de industrie voor de productie van synthetische diamanten," zei Eremets. "De druk in het centrum van de aarde is 360 gigapascals."

De wetenschappers hebben eerder geprobeerd te experimenteren met een vorm van waterstof die bekend staat als metaalwaterstof. Een van de toonaangevende theorieën over hoe supergeleiders werken, bekend als de BCS-theorie, suggereert dat waterstof een geweldige supergeleider moet worden. Waterstof kan fononen met hoge energie genereren en kan ook sterke interacties tussen elektronen en fononen ondersteunen - beide factoren die Cooper-paren kunnen versterken. Het is buitengewoon moeilijk gebleken om een ​​zuivere, stabiele vorm van metallisch waterstof te creëren.

In plaats daarvan experimenteerden Eremets en zijn collega's in deze nieuwe studie met waterstofsulfide, de stof die rotte eieren hun geur geeft. De onderzoekers suggereerden dat, bij een bepaalde combinatie van koude temperatuur en druk, waterstofsulfide - een molecuul bestaande uit twee waterstofatomen en een zwavelatoom - nieuwe moleculen vormt, elk gemaakt van drie waterstofatomen en een zwavelatoom. Dit nieuwe materiaal is in wezen een met zwavel verontreinigde versie van metallische waterstof en kan supergeleiding bereiken.

BCS theorie suggereert dat er geen limiet is voor de temperatuur waarbij materialen kunnen supergeleid zijn, zei Eremets. "Supergeleiding op kamertemperatuur is mogelijk in het juiste materiaal", voegde hij eraan toe. Helaas, "de theorie vertelt niet direct welk materiaal wordt verwacht."

Extreem hoge drukken zouden waarschijnlijk zelfs supergeleiders op kamer-temperatuur onpraktisch maken, zei Eremets. Toekomstig onderzoek zou kunnen zoeken naar andere waterstofrijke materialen die supergeleiding kunnen bieden bij zowel relatief hoge temperaturen als normale drukken, zei hij.

Eremets, samen met Sasha Drozdov van het Max Planck Institute for Chemistry en hun collega's, hebben hun bevindingen vandaag online (17 augustus) in het tijdschrift Nature gepubliceerd.

Volg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: Thorium: An energy solution - THORIUM REMIX 2011.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com