Στο δρόμο προς υπεραγωγιμότητα χαμηλής πίεσης – ένα βήμα πλησιέστερα στην πίεση του περιβάλλοντος

Το Οκτώβριο του 2020, ο Elliot Snider του Πανεπιστημίου του Rochester, στη Νέα Υόρκη, και οι συνεργάτες του πέτυχαν υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου και υψηλή πίεση. Τώρα, χρησιμοποιώντας μια νέα μέθοδο σύνθεσης, η ομάδα έχει δημιουργήσει ένα υλικό που είναι υπεραγώγιμο στην ίδια θερμοκρασία αλλά σε χαμηλότερη πίεση. Η νέα τεχνική θα μπορούσε να οδηγήσει στη δημιουργία ακόμη πιο καινοτόμων υπεραγώγιμο υλικών και έτσι σε νέες ευκαιρίες για να ελεγχθούν οι θεωρίες της υπεραγωγιμότητας.

Όπως στην εργασία της προηγούμενης χρονιάς, στην νέα τους επίδειξη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια συσκευή υψηλής πίεσης (diamond anvil cell) για να δημιουργήσουν ένωση πλούσια σε υδρογόνο κάτω από υψηλή πίεση. Σε προηγούμενα πειράματα, οι ερευνητές συνδύασαν υδρογόνο με άνθρακα και θείο. Τη φορά αυτή συνδύασαν το υδρογόνο με ύττριο, ένα αντιδραστικό μέταλλο μετάβασης, για να δημιουργήσουν υπερυδρίδιο του υττρίου. Συγκεκριμένα, οι ερευνητές τοποθέτησαν αέριο υδρογόνο και στερεό ύττριο ανάμεσα από δυο αμόνια διαμαντιού (στη συσκευή) με τα δυο υλικά να διαχωρίζονται από ένα λεπτό φύλλο παλλάδιου. Το στρώμα του παλλάδιου προστάτευσε το ύττριο και το φύλαξε από το να οξειδωθεί, όμως επίσης λειτούργησε και ως καταλύτης, βοηθώντας να μεταφερθούν άτομα υδρογόνου μέσα στο ύττριο.

Ένα περιεχόμενο υψηλού υδρογόνου θεωρείται ότι στηρίζει την υπεραγωγιμότητα υψηλής θερμοκρασίας και η νέα διαμόρφωση το επιβεβαιώνει. Το νέο υλικό είναι υπεραγώγιμο στους 262 βαθμούς Κέλβιν περίπου και στα 182 GPa – μια σημαντικά χαμηλότερη πίεση από ότι τα σχεδόν 267 GPa που απαιτήθηκαν για τον υπεραγωγό θερμοκρασίας δωματίου της προηγούμενης χρονιάς, όμως ακόμη πάρα πολύ υψηλή για πρακτικές εφαρμογές. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι η τεχνική θα επιτρέψει την σύνθεση άλλων υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας, οδηγώντας σε καλύτερη κατανόηση των δομών και των μηχανισμών (που υπάρχουν) πίσω από το φαινόμενο. Ο τελικός σκοπός, λένε, είναι να βρεθούν υπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας που λειτουργούν σε χαμηλότερες πιέσεις και να αναπτυχθούν τρόποι για να τους συνθέσουμε σε μεγάλες ποσότητες.

Πηγή: American Physical Society

Περισσότερα στη δημοσίευση: Synthesis of yttrium superhydride superconductor with a transition temperature up to 262 K by catalytic hydrogenation at high pressures. Physical Review Letters.