La presión se detiene y la superconductividad permanece a altas temperaturas.

Paul Chu (derecha) es el director fundador y científico jefe del Centro de Superconductividad de Texas de la Universidad de Houston (TcSUH). Liangzi Deng (izquierda) es profesora asistente de investigación de física en TcSUH. Crédito: Universidad de Houston

En un próximo paso crítico hacia la superconductividad a temperatura ambiente a presión ambiente, dijo Paul Chu, director fundador y científico jefe del Centro de Superconductividad (T) de Texas de la Universidad de Houston.CSUH), Liangzi Deng, profesor asistente de investigación de física en T.CSUH y colegas de TCSUH ha inventado y desarrollado la tecnología de extinción de presión (PQ) que mantiene la temperatura de transición de presión optimizada y / o sobrecalentada (T)C) incluso después de eliminar la presión aplicada que genera esta fase.


Pengcheng Dai, profesor de Física y Astronomía en la Universidad de Rice y su grupo, y Yanming Ma, Decano de la Facultad de Física de la Universidad de Jilin, y su grupo contribuyeron a demostrar la posibilidad de éxito Presión– Tecnología de supresión de forma alta temperatura Un superconductor, seleniuro de hierro (FeSe). Los resultados fueron publicados en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

“Derivamos el método de enfriamiento por presión de la formación de diamante sintético por Francis Bondy a partir del grafito en 1955 y otros compuestos estabilizables”, dijo Zhou. “El grafito se convierte en diamante cuando se somete a alta presión a altas temperaturas. El subsiguiente enfriamiento rápido de la tensión, o descompresión, deja la fase de diamante intacta sin presión”.

Chu y su equipo aplicaron este mismo concepto a un archivo material superconductor Con resultados prometedores.

El seleniuro de hierro es una cuestión sencilla superconductor de alta temperatura Con una temperatura de transición (TC) para hacer la transición a un estado superconductor a 9 K a presión ambiental ”, dijo Chu.

“Cuando aplicamos presión, la presión sobre el T.C Aumentó a ~ 40 K, más de cuatro veces más que en el entorno ambiental, lo que nos permite distinguir sin ambigüedades la fase PQ superconductora de la fase un-PQ original. Luego intentamos retener la fase superconductora mejorada por alta presión después de la descompresión usando el método PQ, y resultó que pudimos “.

El logro del Dr. Chu y sus colegas acerca a los científicos a realizar su sueño. Superconductividad a temperatura ambiente A presión ambiental, solo se ha informado recientemente en hidruros por debajo de la alta درجة alta presión.

fenómeno de superconductividad Descubrir En 1911 por Heike Kamerlingh Onnes enfriando mercurio sin su transición T.C 4,2 K, se puede obtener con la ayuda de helio líquido, que es raro y caro. Este fenómeno es profundo debido a la capacidad de un superconductor de exhibir resistencia cero cuando la electricidad se mueve a través de un cable superconductor y expulsa el campo magnético creado por el imán. Posteriormente, se reconoció de inmediato su enorme potencial en los sectores de energía y transporte.

Para operar un dispositivo superconductor, es necesario enfriarlo por debajo de TCque requiere energía. Cuanto más alto sea el T.CSe necesita menos energía. Por tanto, eleva la letra T.C Con el objetivo final de una temperatura ambiente de 300 K, la fuerza motriz para los científicos en superconductividad investigación desde su descubrimiento.

Desafiando la creencia prevaleciente en ese momento de que T.C No puede exceder los 30 K, Paul Chu y sus colegas descubrieron la superconductividad en una nueva familia de compuestos a 93 K en 1987, alcanzable simplemente usando un refrigerante industrial económico y rentable de nitrógeno líquido. TC Desde entonces, Chu et al. y otros grupos posteriores de académicos. Recientemente tC 287 K fue alcanzado por Dias et al. de la Universidad de Rochester en carbono y sulfuro de hidrógeno por debajo de 267 gigapascales (GPa).

En resumen, T. ofreceC A temperatura ambiente ya está disponible. Pero para el futuro desarrollo científico y tecnológico de los hidruros, es necesario caracterizar los materiales y fabricar dispositivos bajo presiones ambientales.

“Nuestro método nos permite fabricar materiales superconductores con mayor TC sin presion. Incluso nos permite retener en el medio ambiente la fase no superconductora que se encuentra solo en FeSe por encima de 8 GPa. No hay ninguna razón por la que esta técnica no pueda aplicarse igualmente a los hidratos que mostraron signos de superconductividad con TC acercándose a la temperatura ambiente.

El logro se acerca a la comunidad académica de la superconductividad a temperatura ambiente (RTS) sin presión, lo que significa aplicaciones prácticas ubicuas de los superconductores del campo médico, por La transferencia de energía Y almacenamiento en transporte, con impactos en el uso de electricidad.

La superconductividad como medio para mejorar la generación, el almacenamiento y la transmisión de energía no es una idea nueva, pero requiere más investigación y desarrollo para que se difunda ampliamente antes de que la superconductividad a temperatura ambiente se convierta en una realidad. La capacidad de tener cero resistencia eléctrica significa que la energía se puede generar, transmitir y almacenar sin pérdidas, una gran ventaja de bajo costo. Sin embargo, la tecnología actual requiere que el dispositivo superconductor se mantenga a temperaturas extremadamente bajas para mantener su estado único, que aún requiere energía adicional como costo general, sin mencionar el riesgo potencial de falla accidental del sistema de enfriamiento. Por lo tanto, un superconductor RTS sin presión adicional para mantener sus propiedades útiles es una necesidad para avanzar con aplicaciones más prácticas.

Sus propiedades superconductoras también allanan el camino para un competidor del popular tren bala visto en todo el este de Asia: el maglev. Abreviatura de “levitación magnética”, el primer tren magnético construido en Shanghai en 2004 ha expandido con éxito su uso en Japón y Corea del Sur y está en estudio para su operación comercial en los Estados Unidos. Con velocidades máximas de 375 millas por hora, los vuelos a campo traviesa ven a un competidor rápido en el tren maglev. Un superconductor a temperatura ambiente podría ayudar a Elon Musk a realizar su sueño de un “hiperloop” para viajar a 1.000 millas por hora.

Esta implementación exitosa de la tecnología PQ en superconductores a temperatura ambiente discutida en el artículo de Chu y Deng es fundamental para hacer que los superconductores sean posibles para aplicaciones prácticas ubicuas.

Ahora en RTS puzzle Presión ambiental más cerca de resolverlo.


Los investigadores descubren una competencia inusual entre la onda de densidad de carga y la superconductividad


más información:
Liangzi Deng et al, superconductividad de estrés a alta temperatura mantenida sin presión en monocristales de FeSe, procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (2021). DOI: 10.1073 / pnas.2108938118

Introducción de
Universidad de Houston

La frase: La presión está apagada y la superconductividad de alta temperatura aún permanece (2021, 8 de julio). Recuperado el 8 de julio de 2021 de https://phys.org/news/2021-07-pressure-high-temperature-superconductivity.html

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