Los físicos están logrando grandes avances en la carrera por la superconductividad a temperatura ambiente

Un equipo de físicos del Laboratorio Extremo de Nevada (NEXCL) de la UNLV utilizó una celda de yunque de Massey, un dispositivo de investigación similar al que se muestra en la imagen, en su investigación para reducir la presión necesaria para monitorear un material capaz de superconducir a temperatura ambiente. Crédito: NEXCL

Menos de dos años después de sorprender al mundo científico con el descubrimiento de un material capaz de generar superconductividad a temperatura ambiente, un equipo de físicos de la UNLV volvió a subir la apuesta al reproducir esta hazaña a la presión más baja jamás registrada.

En otras palabras, la ciencia está más cerca que nunca de un material utilizable y repetible que algún día podría revolucionar la forma en que se transporta la energía. El físico de la UNLV Ashkan Salamat y su colega Ranga Dias, físico de la Universidad de Rochester, llegaron a los titulares mundiales en 2020 al informar sobre la superconductividad a temperatura ambiente por primera vez. Para lograr esta hazaña, los científicos hicieron una mezcla química de carbono, azufre e hidrógeno primero en un estado metálico y luego en un estado superconductor a temperatura ambiente usando presiones extremas (267 gigapascales), condiciones que solo se encuentran en la naturaleza cerca del centro de la Tierra. Avance rápido en menos de dos años, y el equipo ahora puede completar la hazaña a solo 91 GPa, aproximadamente un tercio de la presión reportada inicialmente. Los nuevos hallazgos fueron publicados este mes como un artículo avanzado en la revista comunicación química.

súper descubrimiento

Mediante el ajuste detallado de la composición de carbono, azufre e hidrógeno utilizada en el truco original, los científicos pueden producir un material a baja presión que mantiene su estado de superconductividad.

“Estas son presiones a un nivel que son difíciles de entender y evaluar fuera del laboratorio, pero nuestro curso actual muestra que es posible lograr temperaturas de conducción altas relativamente altas a presiones constantemente bajas, y ese es nuestro objetivo final”, dijo el líder del estudio. autor Gregory Alexander Smith. Investigador estudiante de posgrado en el Laboratorio de Condiciones Extremas de Nevada (NEXCL) de la UNLV. “En última instancia, si queremos hacer que los dispositivos sean útiles para las necesidades de la sociedad, tenemos que reducir la presión necesaria para crearlos”.

Aunque las presiones siguen siendo altas, unas mil veces más altas que las que podrías experimentar en el fondo de la Fosa de las Marianas en el Océano Pacífico, continúan corriendo hacia un objetivo que se acerca a cero. Es una carrera tórrida en la UNLV a medida que los científicos obtienen una mejor comprensión de la relación química entre el carbono, el azufre y el hidrógeno que componen el material.

“Nuestro conocimiento de la relación entre el carbono y el azufre avanza rápidamente, y estamos encontrando proporciones que conducen a respuestas significativamente diferentes y más eficientes que las observadas inicialmente”, dijo Salamat, quien dirige NEXCL en la UNLV y contribuyó al último estudio. “Observar fenómenos tan diversos en un sistema similar muestra la riqueza de la Madre Naturaleza. Hay mucho que entender, y cada nuevo avance nos acerca al borde de los dispositivos superconductores cotidianos”.

El Santo Grial de la Eficiencia Energética

La superconductividad es un fenómeno fascinante observado por primera vez hace más de un siglo, pero solo a temperaturas significativamente más bajas se ha descartado cualquier idea de aplicación práctica. Solo en la década de 1960, los científicos plantearon la hipótesis de que esta hazaña podría ser posible a temperaturas aún más altas. El descubrimiento de 2020 por parte de Salamat y sus colegas de un superconductor a temperatura ambiente entusiasmó al mundo de la ciencia en parte porque la tecnología admite el flujo eléctrico sin resistencia, lo que significa que la energía que pasa a través de un circuito eléctrico puede conducirse infinitamente y sin pérdida de energía. Esto podría tener implicaciones importantes para el almacenamiento y la transmisión de energía, desde mejores baterías para teléfonos celulares hasta una red eléctrica más eficiente.

“La crisis energética global no muestra signos de desaceleración, y los costos están aumentando en parte debido a que la red eléctrica de EE. UU. pierde alrededor de $ 30 mil millones anuales debido a la ineficiencia de la tecnología actual”, dijo Salamat. “Para el cambio social, debemos ser liderados por la tecnología, y el trabajo que se está realizando hoy está, creo, a la vanguardia de las soluciones del mañana”.

Según Salamat, las propiedades de los superconductores podrían respaldar una nueva generación de materiales que podrían cambiar fundamentalmente la infraestructura energética en los Estados Unidos y más allá.

“Imagínese aprovechar la energía en Nevada y enviarla a todo el país sin ninguna pérdida de energía”, dijo. “Esta tecnología podría hacer eso posible algún día”.


Bajo presión, el compuesto ‘blando’ reacciona de manera maravillosa


más información:
Alexander Smith et al., El contenido de carbono aumenta la superconductividad a alta temperatura en el hidruro de azufre carbónico por debajo de 100 GPa, comunicación química (2022). DOI: 10.1039 / D2CC03170A

Proporcionado por la Universidad de Nevada, Las Vegas

La frase: Low Pressure, High Stakes: Physicists Make Big Gains in Race for Room Temperature Superconductivity (3 de agosto de 2022) Recuperado el 3 de agosto de 2022 de https://phys.org/news/2022-08-pression- high- stakes-physicists-major.html

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