Temperatur-Rekord ist großer Erfolg für supraleitende

Eine neue Rekord-hoch-Temperatur erreicht wurde, für Supraleiter – außergewöhnliche Materialien, die Strom leiten, ohne Energie zu zerstreuen. Der Vorschuss kann ein wichtiger Schritt in der langjährigen Bemühen um eine Raumtemperatur Supraleiter, die Städte erheblich effizienter Stromnetze aufbauen könnte, sagen Forscher.

Supraleitung funktioniert bisher nur bei sehr kalten Temperaturen. Und obwohl diese neue, rekordverdächtige Temperatur noch sehr kalt ist, ist es eine Temperatur, die natürlicherweise auf der Erdoberfläche, die Wissenschaftler hinzugefügt.

Supraleiter sind Materialien, die Strom ohne Widerstand unterhalb einer bestimmten Temperatur leiten. Supraleitung setzt auf Elektronen nicht gegenseitig abstoßen, wie in gewöhnlichen Materialien, aber stattdessen bilden zarte Paare, bekannt als Cooper-Paaren, die mühelos durch Supraleiter fließen können. Elektronen in dieser Paare werden von Phononen oder Vibrationen der Supraleiter Atome zusammengehalten. [Die 9 größten ungelösten Rätsel der Physik]

Seit mehr als drei Jahrzehnten haben Wissenschaftler versucht, Raumtemperatur Supraleiter zu entwickeln, die umständlich, Energie-saugen Unterkühlung nicht brauchen.

Bisher bekannteren Höchsttemperaturen, die Supraleiter bei gearbeitet – bekannt als ihre kritischen Temperaturen — wurden minus 220 Grad Fahrenheit (minus 140 Grad Celsius) bei normalem Druck und minus 164 F (minus 109 ° C) unter hohem Druck. (Hohe Drücke verbessern oft Supraleitung durch Zusammendrücken der Atome, die verhindert, dass Wärme stören-Cooper-Paare).

Jetzt haben Forscher Supraleitung bei einer kritischen Temperatur von minus 94 F (minus 70 ° C) erreicht. Dies ist etwa 34 F (19 C) wärmer als die bekannten kältesten Temperaturen in der Antarktis, sagte Studienautor Co-Lead Mikhail Eremets, Physiker am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz, Deutschland.

"Sogar noch höher [Temperaturen] und wahrscheinlich Raumtemperaturen kritische möglich", sagte Eremets Leben Wissenschaft.

Die Forscher stellten fest, dass dieser Datensatz Hochtemperatur für Supraleitung extreme Drücke von ca. 200 Gigapascals erfordert. "Zehn Gigapascals ist der Druck, der routinemäßig in der Industrie für die Herstellung von synthetischen Diamanten erreicht wird", sagte Eremets. "Der Druck in der Mitte der Erde ist 360 Gigapascals."

Die Wissenschaftler zuvor versucht, experimentieren mit einer Form von Wasserstoff als metallischer Wasserstoff bekannt. Eine der führenden Theorien wie Supraleiter arbeiten, bekannt als BCS-Theorie schlägt vor, Wasserstoff einen große Supraleiter machen sollte. Wasserstoff kann erzeugen energiereiche Phononen und unterstützen auch starke Wechselwirkungen zwischen Elektronen und Phononen – beides Faktoren, die Cooper-Paare verstärken können. Erstellen eine reine, stabile Form von metallischen Wasserstoff hat jedoch außerordentlich schwierig erwiesen.

In dieser neuen Studie experimentierte stattdessen Eremets und seine Kollegen mit Schwefelwasserstoff, der Verbindung, die nach faulen Eiern ihren Geruch verleiht. Die Forscher schlug vor, eine bestimmte Kombination von Kälte und Druck, Schwefelwasserstoff – ein Molekül besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Schwefel-Atom – bildet neue Moleküle, die jeweils drei Wasserstoffatome und ein Schwefel-Atom. Dieses neue Material ist im Wesentlichen eine Schwefel-kontaminierten Version des metallischen Wasserstoff und Supraleitung erreichen kann.

BCS-Theorie schlägt vor, es gibt keine Begrenzung für die Temperatur, bei der Materialien Supraleitfähigkeit, könnte, Eremets sagte. "Raumtemperatur Supraleitung in das richtige Material möglich ist", fügte er hinzu. Leider "die Theorie nicht direkt sagen welches Material erwartet wird."

Extrem hohe Drücke wahrscheinlich sogar Raumtemperatur Supraleiter unpraktisch machen würde, sagte Eremets. Zukunftsforschung für andere Werkstoffe, wasserstoffreiche suchen könnte, die Supraleitfähigkeit bei relativ hohen Temperaturen und normalen Druck kann, sagte er.

Eremets, zusammen mit Sasha Drozdov am Max Planck Institut für Chemie und ihre Kollegen detailliert ihre Ergebnisse online heute (17. August) in der Zeitschrift Nature.

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