wetenschappers hebben een mysteriemateriaal gecreëerd dat elektriciteit lijkt te geleiden zonder enige weerstand bij temperaturen tot ongeveer 15 °C. Dat is een nieuw record voor supergeleiding, een fenomeen dat meestal geassocieerd wordt met zeer koude temperaturen. Het materiaal zelf is slecht begrepen, maar het toont het potentieel van een klasse van supergeleiders ontdekt in 2015.

de supergeleider heeft echter één ernstige beperking: hij overleeft alleen onder extreem hoge druk en benadert die in het centrum van de aarde, wat betekent dat hij geen onmiddellijke praktische toepassingen zal hebben. Toch hopen natuurkundigen dat het de weg kan effenen voor de ontwikkeling van Zero-resistance materialen die kunnen functioneren bij lagere druk.

supergeleiders hebben een aantal technologische toepassingen, van magnetic resonance imaging machines tot mobiele-telefoontorens, en onderzoekers beginnen ermee te experimenteren in krachtige generatoren voor windturbines. Maar hun nut is nog steeds beperkt door de behoefte aan omvangrijke cryogenica. Gewone supergeleiders werken bij atmosferische druk, maar alleen als ze erg koud worden gehouden. Zelfs de meest geavanceerde-op koperoxide gebaseerde keramische materialen-werken alleen onder 133 kelvin (-140 °C). Supergeleiders die bij kamertemperatuur werken, kunnen een grote technologische impact hebben, bijvoorbeeld in elektronica die sneller loopt zonder oververhit te raken.

de laatste studie, gepubliceerd in Nature op 14 oktober, lijkt overtuigend bewijs van hoge temperatuur geleidbaarheid te leveren, zegt fysicus Mikhail Eremets aan het Max Planck Instituut voor Chemie in Mainz, Duitsland-hoewel hij eraan toevoegt dat hij graag meer “ruwe gegevens” van het experiment zou zien. Hij voegt daaraan toe dat het vindicates een lijn van het werk dat hij begon in 2015, wanneer zijn groep reported2 de eerste hoge druk, hoge-temperatuur supergeleider — een verbinding van waterstof en zwavel, dat had nul weerstand tot -70 °C.

In 2018, een hoge-druk verbinding van waterstof en lanthaan was shown3 worden supergeleidende bij -13 °C. Maar de laatste resultaat is de eerste keer dat dit soort supergeleiding is gezien in een samenstelling van drie elementen eerder dan twee — het materiaal is gemaakt van koolstof, zwavel en waterstof. Het toevoegen van een derde element verbreedt de combinaties die kunnen worden opgenomen in toekomstige experimenten op zoek naar nieuwe supergeleiders, zegt studie coauteur Ashkan Salamat, een natuurkundige aan de Universiteit van Nevada, Las Vegas. “We hebben een hele nieuwe regio geopend” van exploratie, zegt hij.

materialen die superconduct bij hoge maar niet extreme druk al konden worden gebruikt, zegt Maddury Somayazulu, een high-pressure-materials scientist bij Argonne National Laboratory in Lemont, Illinois. De studie toont aan dat door” verstandig te kiezen voor het derde en vierde element ” in een supergeleider, zegt hij, je in principe de operationele druk zou kunnen verlagen.het werk valideert ook tientallen jaren oude voorspellingen van theoretisch natuurkundige Neil Ashcroft aan de Cornell University in Ithaca, New York, dat waterstofrijke materialen superconduct zouden kunnen zijn bij temperaturen die veel hoger waren dan voor mogelijk werd gehouden. “Ik denk dat er maar weinig mensen buiten de hogedrukgemeenschap waren die hem serieus namen”, zegt Somayazulu.de fysicus Ranga Dias van de Universiteit van Rochester in New York plaatste samen met Salamat en andere medewerkers een mengsel van koolstof, waterstof en zwavel in een microscopische niche die ze hadden uitgehouwen tussen de toppen van twee diamanten. Zij dan teweeggebracht chemische reacties in de steekproef met laserlicht, en bekeken als kristal gevormd. Toen ze de experimentele temperatuur verlaagden, daalde de weerstand tegen een stroom die door het materiaal ging tot nul, wat aangeeft dat het monster supergeleidend was geworden. Toen verhoogden ze de druk en ontdekten dat deze overgang plaatsvond bij steeds hogere temperaturen. Hun beste resultaat was een overgangstemperatuur van 287,7 kelvin bij 267 gigapascal-2,6 miljoen keer de atmosferische druk op zeeniveau.

de onderzoekers vonden ook enig bewijs dat het kristal zijn magnetisch veld verdreef bij de overgangstemperatuur, een cruciale test van supergeleiding. Maar veel over het materiaal blijft onbekend, waarschuwen onderzoekers. “Er is veel te doen”, zegt Eremets. Zelfs de exacte structuur en chemische formule van het kristal zijn nog niet begrepen. “Als je naar hogere druk gaat, wordt de steekproef kleiner”, zegt Salamat. “Dat is wat dit soort metingen echt uitdagend maakt.”

hogedruk supergeleiders van waterstof en een ander element worden goed begrepen. Onderzoekers hebben computersimulaties gemaakt van hogedrukmengsels van koolstof, waterstof en zwavel, zegt Eva Zurek, een computerchemicus aan de Staatsuniversiteit van New York in Buffalo. Maar ze zegt dat die studies de uitzonderlijk hoge supergeleidende temperaturen die Dias ‘ groep ziet, niet kunnen verklaren. “Ik ben er zeker van dat, nadat dit manuscript is gepubliceerd, veel theoretische en experimentele groepen zullen springen op dit probleem,” zegt ze.