تیمی از دانشمندان با سنتز موفقیت‌آمیز پلی‌هیدرید لانتانیوم-سریوم، به پیشرفت قابل توجهی دست یافته‌اند که به طور بالقوه انقلابی در زمینه تحقیقات ابررسانایی ایجاد می کند.
به گزارش تکناک ،ابررساناها موادی هستند که با ارائه مقاومت صفر می توانند الکتریسیته را هدایت کنند. ابررساناهای دمای معمولی یکی از کنجکاوی های بزرگ در مهندسی و فیزیک مدرن هستند و گام های بزرگی در این زمینه تحقیقاتی برداشته شده است.
پس از دستیابی، ابررساناهای دمای معمولی می توانند کاربردهای گسترده ای داشته باشند، مانند شبکه های برق با راندمان بالا، وسایل نقلیه شناور مغناطیسی، اسکنرهای مقرون به صرفه و جمع و جور MRI و فناوری های کوانتومی قدرتمند.
به طور کلی، ابررسانایی برای نشان دادن مقاومت الکتریکی صفر به دمای بسیار پایین و فشار بالا نیاز دارند. با این حال، مطالعه منتشر شده در Nature Communications نشان داد که پلی هیدرید قادر است ابررسانایی را در دمای 176 کلوین (تقریباً 143- فارنهایت) و 1 میلیون اتمسفر نشان دهد و از معیار قبلی 9- فارنهایت (23- درجه سانتیگراد) و 1.5 میلیون اتمسفر که توسط هیدرید لانتانیوم (LaH10) نشان داده شده عبور کند.
پلی هیدرید چیست؟
هیدرید لانتانیوم به دسته ای از ترکیبات معروف به پلی هیدرید تعلق دارد. این ترکیبات حاوی تعداد زیادی اتم هیدروژن هستند که به عناصر دیگر مانند لانتانیوم و گوگرد پیوند دارند.
پلی هیدریدها که در شرایط فشار بالا تشکیل می شوند، به دلیل توانایی شان برای نشان دادن خاصیت ابررسانایی در دماهای نسبتاً بالاتر نسبت به ابررساناهای معمولی، علاقه قابل توجهی را در تحقیقات ابررسانایی به خود جلب کرده اند.
مواد ابررسانا در دما و فشار معمولی
برای کاهش فشار مورد نیاز هیدرید لانتانیوم، محققان تصمیم گرفتند با معرفی سریوم که بسیار شبیه به اتم لانتانیم است، همه چیز را با هم مخلوط کنند. هیدریدهای سریوم CeH10) و (CeH9 در مطالعات قبلی خواص ابررسانایی از خود نشان داده‌اند، به همین دلیل است که محققان فکر می‌کردند افزودن آن مؤثر است.
این امر با حرارت دادن یک آلیاژ لانتانیوم-سریوم در یک سلول پرفشار حاوی آمونیاک بوران، ترکیبی که در طی تجزیه مقدار زیادی هیدروژن آزاد می‌کند، محقق شد.
افزودن سریوم ساختار LaH10 خالص را تغییر می دهد و پایداری آن را بهبود می بخشد. تیم تحقیقاتی این مطالعه دریافتند که ترکیب La-Ce-H به دست آمده ابررسانایی را در همان فشار (1 میلیون اتمسفر) مانند پلی هیدریدهای سریوم از خود نشان می دهد. اما آنها در دماهای زیر 252- فارنهایت (158- درجه سانتیگراد) ابررسانایی را نشان می دهند، در حالی که ترکیب La-Ce-H محققان در دمای 143- فارنهایت (97- درجه سانتیگراد) این خاصیت را نشان داد، بنابراین آنها با استفاده از هر دو حالت (لانتانیم و سریم) بهترین ها را به دست آوردند.
علاوه بر این، این مطالعه شباهت‌های جالبی را با کوپریت‌ها کشف کرد. کوپریت‌ها دسته‌ای از مواد هستند که به دلیل ابررسانایی‌شان در دماهای زیر 220- فارنهایت (140- درجه سانتیگراد)، حتی در فشار اتمسفر معمولی شناخته شده‌اند.
این یافته گام مهمی در توسعه نیمه هادی های دمای معمولی در فشار معقول است که فرصت های جدیدی را در فیزیک و مهندسی باز می کند!
