forskare har skapat ett mysteriematerial som verkar leda elektricitet utan motstånd vid temperaturer upp till cirka 15 kcal C. Det är en ny rekord för supraledning, ett fenomen som vanligtvis är förknippat med mycket kalla temperaturer. Materialet i sig är dåligt förstått, men det visar potentialen hos en klass av superledare som upptäcktes 2015.

superledaren har dock en allvarlig begränsning: den överlever endast under extremt höga tryck och närmar sig dem i mitten av jorden, vilket innebär att den inte kommer att ha några omedelbara praktiska tillämpningar. Ändå hoppas fysiker att det kan bana väg för utveckling av nollmotståndsmaterial som kan fungera vid lägre tryck.superledare har ett antal tekniska tillämpningar, från magnetiska resonansbildningsmaskiner till mobiltelefontorn, och forskare börjar experimentera med dem i högpresterande generatorer för vindkraftverk. Men deras användbarhet är fortfarande begränsad av behovet av skrymmande kryogenik. Vanliga superledare arbetar vid atmosfärstryck, men bara om de hålls mycket kalla. Även de mest sofistikerade — kopparoxidbaserade keramiska material-fungerar bara under 133 kelvin (-140 kcal C). Superledare som arbetar vid rumstemperatur kan ha stor teknisk inverkan, till exempel i elektronik som går snabbare utan överhettning.

den senaste studien, publicerad1 i Nature den 14 oktober, verkar ge övertygande bevis på högtemperaturledningsförmåga, säger fysiker Mikhail Eremets vid Max Planck Institute for Chemistry i Mainz, Tyskland — även om han tillägger att han skulle vilja se mer ”rådata” från experimentet. Han tillägger att det bekräftar en arbetslinje som han började i 2015, när hans grupp rapporterade2 den första högtrycks -, högtemperatursupraledaren-en förening av väte och svavel som hade nollmotstånd upp till -70 C.

i 2018 visades en högtrycksförening av väte och lantan3 för att vara supraledande vid -13 C. men det senaste resultatet markerar första gången denna typ av supraledning har setts i en förening av tre element snarare än två — materialet är tillverkat av kol, svavel och väte. Att lägga till ett tredje element breddar kraftigt de kombinationer som kan ingå i framtida experiment som söker efter nya superledare, säger studie medförfattare Ashkan Salamat, en fysiker vid University of Nevada, Las Vegas. ”Vi har öppnat en helt ny region” av utforskning, säger han.

material som superkonducerar vid höga men inte extrema tryck kan redan användas, säger Maddury somayazulu, en högtrycksmaterialforskare vid Argonne National Laboratory i Lemont, Illinois. Studien visar att genom att” klokt välja det tredje och fjärde elementet ” i en superledare, säger han, kan du i princip sänka sitt operativa tryck.arbetet validerar också årtionden gamla förutsägelser av teoretisk fysiker Neil Ashcroft vid Cornell University i Ithaca, New York, att väterika material kan superleda vid temperaturer mycket högre än vad som trodde var möjligt. ”Jag tror att det var väldigt få människor utanför högtryckssamhället som tog honom på allvar”, säger somayazulu.

Mystery material

fysiker Ranga Dias vid University of Rochester i New York, tillsammans med Salamat och andra medarbetare, placerade en blandning av kol, väte och svavel i en mikroskopisk nisch som de hade huggit mellan spetsarna på två diamanter. De utlöste sedan kemiska reaktioner i provet med laserljus och såg som en kristall bildad. När de sänkte den experimentella temperaturen sjönk motståndet mot en ström som passerade genom materialet till noll, vilket indikerar att provet hade blivit superledande. Sedan ökade de trycket och fann att denna övergång inträffade vid högre och högre temperaturer. Deras bästa resultat var en övergångstemperatur på 287, 7 kelvin vid 267 gigapascals — 2, 6 miljoner gånger atmosfärstryck vid havsnivå.forskarna fann också några bevis för att kristallen utvisade sitt magnetfält vid övergångstemperaturen, ett avgörande test av superledningsförmåga. Men mycket om materialet förblir okänt, varnar forskare. ”Det finns många saker att göra”, säger Eremets. Även kristallens exakta struktur och kemiska formel är ännu inte förstådda. ”När du går till högre tryck blir provstorleken mindre”, säger Salamat. ”Det är det som gör dessa typer av mätningar verkligen utmanande.”

högtryckssuperledare gjorda av väte och ett annat element är väl förstådda. Och forskare har gjort datorsimuleringar av högtrycksblandningar av kol, väte och svavel, säger Eva Zurek, en beräkningskemist vid State University of New York i Buffalo. Men hon säger att dessa studier inte kan förklara de exceptionellt höga superledande temperaturerna som dias grupp ser. ”Jag är säker, efter att detta manuskript har publicerats kommer många teoretiska och experimentella grupper att hoppa på detta problem”, säger hon.