ساخت ماده ابررسانا با کاربرد عملی مناسب

محققان دانشگاه روچستر ماده ای ابررسانا ساخته اند که در دما و فشار پایین برای کاربردهای عملی مناسب است.

به گزارش تکناک، در بیانیه مطبوعاتی تیمی تحقیقاتی به سرپرستی رنگا دیاس، استادیار مهندسی مکانیک و فیزیک، آمده است: این مواد، شروعی برای موضوع ابررسانایی محیط و فناوری های کاربردی خواهد بود. ماده جدید، یک هیدرید لوتسیم دوپ شده (وارد کردن ذرات ناخالص در یک ماده) با نیتروژن (NDLH) است که ابررسانایی را در 69 درجه فارنهایت و فشار 10 کیلوبار از خود نشان می دهد.

هیدریدهایی که از ترکیب فلزات خاکی کمیاب با هیدروژن و سپس افزودن نیتروژن یا کربن ایجاد می ‌شوند، در سال‌های اخیر دستورالعمل کاری الهام‌ بخشی را برای ایجاد مواد ابررسانا در اختیار محققان قرار داده است. با این حال، ترکیبات به دست آمده در دما یا فشارهایی که هنوز برای کاربردهای عملی مناسب نیستند، ابررسانا می شوند.

یک کاندیدای خوب

برای غلبه بر این مسئله، دیاس به عنصر دیگری در امتداد جدول تناوبی پرداخت. او لوتتیوم را نامزد خوبی برای آزمایش خود در نظر گرفت. این ماده دارای 14 الکترون کاملاً پر شده در پیکربندی مداری f خود است که نرم شدن فونون را سرکوب می کند و جفت الکترون-فونون مورد نیاز برای انجام ابررسانایی در دمای محیط را افزایش می دهد. سوال کلیدی این بود که چگونه می‌ خواهیم برای فشار پایین مورد نیاز  این شرایط را تثبیت کنیم؟ دیاس گفت: اینجاست که نیتروژن وارد عمل شد.

نیتروژن ساختار اتمی سفت و سختی دارد که می تواند برای ایجاد یک شبکه قفس مانند در یک ماده استفاده شود که پایداری ابررسانایی را در فشار کمتر ایجاد می کند.

دیاس و تیمش مخلوط گازی از 99 درصد هیدروژن و یک درصد نیتروژن را مهندسی کردند، سپس آن را در یک محفظه واکنش با نمونه خالص لوتتیوم قرار دادند و اجازه دادند اجزا به مدت دو تا سه روز در دمای 392 درجه فارنهایت واکنش نشان دهند.

یک رنگ قرمز روشن مهم

مخلوط حاصل، از چندین حالت و رنگ عبور کرد و سپس به حالت فلزی ابررسانا قرمز روشن رسید. دیاس گفت: قرمز خیلی روشن بود. من از دیدن رنگ هایی با این شدت شوکه شدم. نتیجه نهایی را نمی توان انکار کرد. ماده جدید در دما و فشار به اندازه کافی برای کاربردهای عملی ابررسانا بود.

دیاس نتیجه در نهایت نتیجه گرفت، ما معتقدیم که اکنون در عصر ابررسانایی مدرن هستیم و مسیر ما به سوی وسایل الکترونیکی ابررسانا، خطوط انتقال انرژی، حمل و نقل همجوشی و محصور سازی مغناطیسی هموار شده است.