워싱턴 D.C.의 조지 워싱턴 대 (George Washington University) 소재 과학자 러셀 헴리는 3 월 4 일 미국 물리 학회 (American Physical Society)의 3 월 회의에서 연구원들에게“우리는 이제 초전도의 새로운 시대라고 믿는다.
그 이미지는 화면 뒤에 빛을 발했다 : 반대되는 다이아몬드의 초강력 지점, 온도와 전기 저항의 그래프, 중앙에 거친 검은 색 "X"가있는 빛나는 공 사이에 작은 물체를 부수는 장치의 개략도.
그 마지막 이미지는 새로운 시대 자체의 구체화였습니다 : 란타늄 과수화물 (또는 LaH10)의 작은 샘플은 지구의 중심부를 통해 발견 된 것과 비슷한 압력으로 압착되어 뉴 잉글랜드에서 늦은 겨울날 활발한 기온에 도달 할 때까지 레이저로 가열되었습니다 . (이것은 일반적으로 극한의 실험실 추위에서 수행되는 초전도 연구의 표준에 의해 열을 가중시킵니다.) 이러한 조건에서, Hemley와 그의 팀은 LaH10이 원자들 사이에서 전자의 움직임에 저항하는 것을 멈추는 것으로 나타났습니다. Hemley가 APS 강연과 1 월 14 일자 "실온 초전도체"(Physical Review Letters) 저널에 실린 논문에서 언급 한 것처럼 보인다.
냉동 과학
1911 년 네덜란드 물리학자인 Heike Kamerlingh Onnes는 매우 낮은 온도에서 특정 물질이 특이한 전기적 특성을 보인다는 것을 발견했습니다.
정상적인 상황에서 구리선과 같은 전도성 물질을 통과하는 전류는 그 과정에서 약간의 강도를 잃게됩니다. 전기 그리드에 사용하는 매우 우수한 도체조차 불완전하며 발전소에서 벽면 콘센트로 모든 에너지를 전달하지 못합니다. 일부 전자는 길을 따라 길을 잃습니다.
그러나 초전도체는 다릅니다. 초전도 와이어 루프에 유입 된 전류는 손실없이 영원히 계속해서 순환합니다. 초전도체는 자기장을 방출하므로 자석을 강력하게 밀어냅니다. 고속 컴퓨팅 및 기타 기술에 응용 프로그램이 있습니다. 문제는 초전도체가 일반적으로 작동하는 온도가 매우 낮기 때문에 일반적인 용도로는 실용적이지 않다는 것입니다.
지도없이 사냥
물리학 자들은 한 세기 이상 따뜻한 물질에서 초전도성을 추구해 왔습니다. 그러나 초전도성을 찾는 것은 금메달과 비슷합니다. 과거의 경험과 이론은 어디에서 찾을 수 있는지 광범위하게 알려줄 수 있지만 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요되는 점검 작업을 수행 할 때까지 실제로 어디에 있는지 알 수 없습니다.
"Simenza University of Rome의 물리학자인 릴리아 보 에리 (Lilia Boeri)는 Lam10보다 더 따뜻한 초전도체의 가능성을 탐구하고 이러한 물질이 왜 그런지 설명하고있다. 극압에서 초전도.
1986 년에 연구원들은 절대 영도 30 도나 화씨 영하 406도 (섭씨 243도)에서 초전도성 세라믹을 발견했습니다. 이후 1990 년대에 연구자들은 새로운 초전도체를 발견 할 수 있는지 확인하기 위해 매우 높은 압력을 본격적으로 살펴 보았습니다.
그러나 그 시점에 Boeri는 Live Science에 따르면 재료가 초전도성으로 판명 될지 또는 재료가 시험 될 때까지 온도가 어떤지를 결정할 수있는 좋은 방법은 아직 없다고 말했다. 결과적으로 초전도성이 나타나는 임계 온도 기록이 매우 낮게 유지되었습니다.
보 에리는“이론적 프레임 워크는 존재했지만 그것들을 사용할 수있는 능력이 없었다”고 말했다.
연구자들이 2001 년에 이붕 화 마그네슘 (MgB2)이 절대 영도 39 ° C에서 마이너스 389F (마이너스 234C) 이상으로 초전도성을 보였다는 연구 결과 2001 년 큰 성과가있었습니다.
그녀는 "그 당시에는 생각했던 것보다 두 배나 높은 임계 온도로 초전도성을 가질 수 있다는 것을 보여 주었기 때문에 그 당시에는 큰 돌파구였다"고 말했다.
분쇄 수소
그 이후로, 따뜻한 초전도체에 대한 사냥은 두 가지 주요 방식으로 바뀌 었습니다. 재료 과학자들은 더 가벼운 요소가 초전도에 대한 감질 가능성을 제공한다는 것을 깨달았습니다. 한편, 컴퓨터 모델은 이론가들이 극한 상황에서 재료가 어떻게 작용할 것인지를 정확하게 예측할 수있는 수준으로 발전했습니다.
물리학 자들은 분명한 곳에서 시작했습니다.
보 에리는“따라서 가벼운 원소를 사용하고 싶고 가장 가벼운 원소는 수소이다. "그러나 문제는 수소 자체입니다. 이것은 절연체이기 때문에 초전도가 될 수 없습니다. 따라서 초전도체를 가지려면 먼저 금속을 만들어야합니다. 무언가를해야하고 최선을 다해야합니다. 짜내고 있습니다. "
화학에서, 금속은 자유롭게 흐르는 전자 수프에 앉아 있기 때문에 함께 결합 된 원자의 모음입니다. 우리가 구리 또는 철과 같은 금속이라고 부르는 대부분의 재료는 상온과 편안한 대기압에서 금속성입니다. 그러나 다른 물질은보다 극단적 인 환경에서 금속이 될 수 있습니다.
이론적으로 수소는 그중 하나입니다. 그러나 문제가 있습니다.
Hemley는 "기존 기술을 사용하여 수행 할 수있는 것보다 훨씬 높은 압력이 필요하다"고 말했다.
이로 인해 연구자들은 금속을 형성 할 많은 수소를 함유 한 물질을 찾고 있으며, 달성 가능한 압력에서 초전도성이되기를 희망한다.
현재 Boeri는 컴퓨터 모델을 다루는 이론가들은 초전도체가 될 수있는 실험자 자료를 제공한다고 말했다. 실험자들은 테스트 할 최상의 옵션을 선택합니다.
그러나 이러한 모델의 가치에는 한계가 있다고 Hemley는 말했다. 실험실에서 모든 예측이 진행되는 것은 아닙니다.
"이 작업에서 계산을 매우 효과적으로 사용할 수 있지만이를 비판적으로 수행하고 궁극적으로 실험적인 테스트를 제공해야합니다."
Hemley와 그의 팀의 "실온 초전도체"LaH10은이 새로운 연구 시대에서 가장 흥미로운 결과 인 것으로 보입니다. 2 개의 반대 다이아몬드의 점들 사이에서 지구 대기압 (200 기가 파스칼)의 압력의 약 백만 배로 분쇄 된 LaH10 샘플은 절대 영점 260도 또는 8F (마이너스 13C) 이상에서 초전도성이되는 것으로 보입니다.
같은 논문에 기술 된 또 다른 실험은 절대 영도 280도 또는 44F (7C) 이상에서 초전도성을 보여 주었다. 쌀쌀한 실내 온도이지만 달성하기에는 너무 어렵지 않습니다.
Hemley는 길을 따라이 고압 작업으로 인해 따뜻한 온도와 정상 압력 모두에서 초전도체 인 재료로 이어질 수 있다고 제안함으로써 대화를 끝냈습니다. 압력이 풀린 후 압력을 가한 물질이 초전도체로 남아있을 수 있다고 그는 말했다. 또는 고온에서 배운 화학 구조에 대한 교훈은 초전도 저압 구조를 가리킬 수 있습니다.
그것이 게임 체인저 일 것이라고 Boeri는 말했다.
"이것은 기본적으로 근본적인 연구이다. 그것은 적용이 없다"고 그녀는 말했다. "하지만 지금보다 10 배나 더 낮은 압력에서 작동하는 것을 생각해 봅시다. 그러면 초전도 전선의 문이 열리게됩니다."
그녀는 일생 동안 상온, 상압 초전도체를 볼지 여부를 물었고 열정적으로 고개를 끄덕였다.
"확실히"그녀가 말했다.
