科学者たちは、約15℃までの温度で抵抗なしで電気を伝導するように見える謎の材料を作成しました。 この材料自体はあまり理解されていませんが、2015年に発見された超伝導体のクラスの可能性を示しています。

超伝導体には一つの重大な制限がありますが、それは非常に高い圧力の下でのみ生き残り、地球の中心に近づいており、即時の実用化はないことを意味しています。 それでも、物理学者は、それがより低い圧力で機能することができるゼロ抵抗材料の開発への道を開くことができることを願っています。

超伝導体は、磁気共鳴画像装置から携帯電話の塔に至るまで、多くの技術的応用があり、研究者は風力タービン用の高性能発電機で実験を始めてい しかし、それらの有用性は、かさばる低温学の必要性によって依然として制限されている。 一般的な超伝導体は大気圧で動作しますが、非常に寒く保たれている場合にのみ動作します。 最も洗練された物—銅酸化物ベースの陶磁器材料-は133ケルビンの下でだけ働く(—140°C)。 室温で動作する超伝導体は、過熱することなく高速に動作する電子機器など、大きな技術的影響を与える可能性があります。

ドイツのマインツにあるマックスプランク化学研究所の物理学者Mikhail Eremets氏は、10月14日にNatureに発表された最新の研究は、高温伝導性の説得力のある証拠を提供しているようだと述べているが、実験からより多くの”生データ”を見たいと付け加えている。 彼は、2015年に彼のグループが報告した2最初の高圧高温超伝導体-水素と硫黄の化合物-70℃までの抵抗がゼロであった

2018年に、水素とランタンの高圧化合物3が—13℃で超伝導であることが示されたが、最新の結果は、この種の超伝導が二つではなく三つの元素の化合物で見られたのは初めてである。炭素、硫黄および水素の。 第三の元素を追加すると、新しい超伝導体を探す将来の実験に含めることができる組み合わせが大幅に広がり、ラスベガスのネバダ大学の物理学者であるAshkan Salamat研究の共著者は述べています。 「私たちはまったく新しい地域を開拓しました」と彼は言います。

高いが極端な圧力ではない超伝導材料はすでに使用することができ、イリノイ州レモンのアルゴンヌ国立研究所の高圧材料科学者であるMaddury Somayazuluは言 この研究では、超伝導体の「慎重に第3および第4の元素を選択する」ことによって、原理的にその操作圧力を下げることができると彼は言う。

この研究はまた、ニューヨーク州イサカのコーネル大学の理論物理学者Neil Ashcroftによる、水素に富む材料が可能と考えられていたよりもはるかに高い温度で超電導する可能性があるという数十年前の予測を検証している。 “私は彼を真剣に取った高圧コミュニティの外の非常に少数の人々があったと思う、”Somayazuluは言います。

Mystery material

ニューヨークのロチェスター大学の物理学者Ranga Diasは、Salamatや他の協力者とともに、二つのダイヤモンドの先端の間に刻まれた微視的なニッチに炭素、水素、硫黄の混合物を置いた。 彼らはその後、レーザー光で試料中の化学反応を引き起こし、結晶が形成されるのを見ました。 彼らが実験温度を下げると、材料を通過する電流に対する抵抗はゼロに低下し、サンプルが超伝導になったことを示しています。 その後、彼らは圧力を増加させ、この転移がより高い温度で起こることを見出した。 彼らの最良の結果は、287.7ケルビンの267ギガパスカルでの転移温度であり、海面では大気圧の2.6万倍であった。研究者らはまた、結晶が転移温度でその磁場を放出したといういくつかの証拠、超伝導の重要なテストを発見しました。

研究者らはまた、結晶が超伝導の重要なテストであるという証拠を発見しました。 しかし、材料についての多くは不明のまま、研究者は警告しています。 “やるべきことがたくさんあります”とEremets氏は言います。 結晶の正確な構造と化学式でさえ、まだ理解されていません。 「より高い圧力になると、サンプルサイズは小さくなります」とSalamat氏は言います。 “それが、これらのタイプの測定を本当に困難にするものです。”

水素と他の一つの元素で作られた高圧超伝導体はよく理解されています。 そして、研究者は、炭素、水素、硫黄の高圧混合物のコンピュータシミュレーションを行っている、エヴァZurek、バッファローのニューヨーク州立大学の計算化学者は言 しかし、彼女は、これらの研究では、Diasのグループが見た非常に高い超伝導温度を説明することはできないと言います。 「この原稿が出版された後、多くの理論的および実験的なグループがこの問題に飛び乗ると確信しています」と彼女は言います。