Нов свръхпроводник при стайна температура и налягане - всичко, което трябва да знаете

Екип от физици, свързани с няколко институти в Южна Корея, твърди, че е създал трудно постижимия свръхпроводящ материал при стайна температура и атмосферно налягане. Тяхната работа все още не е рецензирана. Те са публикували две статии в сървъра за препринти arXiv.

Учените от цял свят се опитват да открият материал, който да провежда електричество без съпротивление повече от век - откриването на такъв материал би довело до революция в електроснабдяването, тъй като това би означавало, че електричеството вече няма да се губи от разсейване на топлина при движението му по електропроводите. Това би довело и до революция в електрониката, тъй като инженерите вече няма да се притесняват, че разсейването на топлината води до проблеми в устройствата.

В двете си статии изследователският екип описва новия материал, наречен LK-99, и начина на създаването му. Те съобщават, че е създаден чрез реакция в твърдо състояние между ланаркит (Pb₂SO₅) и меден фосфид (Cu₃P). Според тях реакцията е превърнала сместа в тъмносив свръхпроводим материал.

(a) Температурна зависимост на диамагнитната чувствителност, измерена в проби 2 и 3. (b) Феноменът на левитация, получен от отгрята проба 2 (проба 4). Кредит: arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2307.12008

В своите статии екипът твърди, че е измерил образци от LK-99 при подаване на електричество и е установил, че чувствителността му пада почти до нула. Те също така твърдят, че при тестване на магнетизма му, той е показал ефекта на Майснер - друг тест за свръхпроводимост. При този тест пробата трябва да левитира, когато се постави върху магнит. Екипът е предоставил видеоклип, на който се вижда как материалът частично левитира. Те твърдят, че левитацията е била само частична поради примеси в техния материал.

Защо е толкова трудно да се създаде свръхпроводник със стайна температура?

Част от трудностите при създаването на тези материали се крият в това, че нито теорията на BCS, нито опитите за нейното разширяване дават рецепта за създаване на свръхпроводници, които работят при различни условия. Изследователите са постигнали напредък в определянето на подредбата на атомите и химичните свойства на материалите, които корелират със свръхпроводимостта, но все още остава изключително голям брой комбинации от материали, които трябва да се изпитат.

Един от материалите, които представляват интерес, е графенът, който представлява тънък като атом слой въглерод, притежаващ множество екзотични свойства, включително свръхпроводимост, но не е толкова сложен за изработване, колкото много от съдържащите мед свръхпроводници. Някои експерименти показват, че свръхпроводимостта може да се контролира толкова прецизно, колкото да може да се включва и изключва, чрез наслояване и усукване на листове графен, но необходимата температура за свръхпроводимост все още е около -271°C.

Експеримент от 2020 г., при който изследователите раздробяват смес от въглерод, сяра и водород между два диаманта, изглежда дава нова обещаваща възможност. Когато диамантите са подложени на налягане, равно на около 70 % от това в земното ядро, екипът наблюдава свръхпроводимост на сместа при 14°C . През март тази година същият екип тества материал, направен от водород, азот и лутеций, при налягане, което е намалено около 155 пъти, и отчита свръхпроводимост при невероятно високата температура от 21°C.

И двата експеримента са проверени от други изследователи, а статията, в която се съобщават резултатите от 2020 г., по-късно е оттеглена. Преди оттеглянето на доклада някои експерти в тази област поставиха под въпрос дали публикуваните данни са точни. Изследователите се придържат към откритието си от 2023 г., но седмица след обявяването на резултатите друг екип съобщава, че е повторил експеримента и не е открил свръхпроводимост.

В отделна насока на изследванията тази година два независими изследователски екипа съобщиха, че са открили, че свръхпроводниците, изработени от скандий, работят при по-високи температури, когато са подложени на екстремно налягане. Но поради това, че резултатите не са добре разбрани теоретично, и поради трудностите при производството на материала, остава неразрешено доколко това е пробив.

И сега на сцената излиза друг претендент - корейският екип със съединението LK-99. Документите на изследователите предизвикват голямо вълнение, но и скептицизъм в научната общност. Корейците предлагат на други учени да повторят техните опити, за да проверят откритията им.

Ако твърденията им се окажат верни, корейският екип ще е направил един от най-големите пробиви в историята на физиката, който несъмнено ще доведе до революционни промени в електрониката и със сигурност до Нобелови медали за всички участници.

Справка:

Sukbae Lee et al, The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2307.12008

Sukbae Lee et al, Superconductor Pb_10-xCu_x(PO₄)_6O showing levitation at room temperature and atmospheric pressure and mechanism, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2307.12037

Източник:

Korean team claims to have created the first room-temperature, ambient-pressure superconductor, Bob Yirka, Phys.org

Room-temperature superconductors: Here's everything you need to know, New Scientist

Още по темата

15/10/2020

Физика

Свръхпроводимостта при стайна температура е постигната след 109 години опити (видео)

27/05/2019

Физика

Нов рекорд за свръхпроводник при най-висока температура

14/12/2018

Физика

Рекорд: Ток без загуби при температури от минус 23 градуса по Целзий

18/09/2018

Физика

Ново съединение счупи рекорда за високотемпературен свръхпроводник