Rozwikłanie struktury krystalicznej rekordowego nadprzewodnika wysokotemperaturowego

Eden dla dobrych ludzi 7. Robocza struktura - przekazy (Lipiec 2019).

Anonim

Po raz pierwszy grupa badawcza prowadzona przez Uniwersytet w Osace w Japonii wyjaśniła strukturę krystaliczną siarkowodoru w fazie nadprzewodzącej w wysokiej temperaturze -70 ° C. Zostało to osiągnięte poprzez przeprowadzenie eksperymentów w jednym z największych na świecie urządzeń do radioterapii synchrotronów, SPring-8 w Japonii. Wyniki te oznaczają ogromny krok w kierunku rozwoju nadprzewodników w temperaturze pokojowej, które mogą dostarczyć obiecujących rozwiązań problemów energetycznych.

Nadprzewodnictwo jest zjawiskiem, które występuje, gdy oporność elektryczna materiałów osiąga zero, gdy są schładzane do określonej temperatury. Chociaż możliwe zastosowania nadprzewodników są różnorodne, takie jak zastosowanie ich jako linii przesyłu energii bez strat energii, powszechne stosowanie jest trudne, ponieważ koszty chłodzenia są wysokie. W ubiegłym roku siarkowodór ustanowił nowy rekord dla najwyższej temperatury przejścia nadprzewodzącego pod wysokim ciśnieniem. Jednak jego struktura krystaliczna nie jest dobrze poznana, a zatem jego mechanizm nadprzewodzący również pozostaje niejasny. Grupa badawcza prowadzona przez prof. Katsuyę Shimizu i dr. Mari Einagę na Uniwersytecie w Osace wraz z dr. Mikhailem Eremetsem z Instytutu Chemii Maxa Plancka i dr Yasuo Ohishi z japońskiego Instytutu Promieniowania Synchrotronowego, odniosła sukces w wyjaśnianiu tej struktury, przeprowadzając jednocześnie pomiary wysokociśnieniowego oporu elektrycznego i dyfrakcji promieni rentgenowskich.

Ponieważ siarkowodór składa się z lekkich elementów, pomiary wymagały specjalnego ustawienia. Dlatego pomiary te przeprowadzono w urządzeniu do radioterapii synchrotronowej SPring-8 i polegały na zastosowaniu diamentowej celki kowadłowej do przeprowadzenia pomiaru pod wysokim ciśnieniem i niską temperaturą oraz linii wysokiego ciśnienia BL10XU, za pomocą której o wysokiej intensywności, wysokiej W celu zbadania struktury krystalicznej materiału można wykorzystać wiązki rentgenowskie energii i mikrodrycia dla dyfrakcji rentgenowskiej. Naukowcy wyjaśnili, że pod wysokim ciśnieniem cząsteczki H2S ulegają strukturalnej zmianie na H3S i że ta struktura H3S wykazuje nadprzewodnictwo. Ponadto, od równoczesnego pomiaru zmian ciśnienia nadprzewodzącej temperatury przejścia, odkryli, że H3 S wykazuje dwie fazy nadprzewodzące: jedną o strukturze sześciennej, drugą o strukturze heksagonalnej. W ten sposób udało się udowodnić wcześniejsze przewidywania z obliczeń teoretycznych.

Wyniki tego badania przyczynią się do wyjaśnienia mechanizmów nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego obserwowanego w siarkowodorze. Są również znaczącym krokiem w rozwoju nadprzewodników w temperaturze pokojowej i dostarczają nowych wglądów, które będą przydatne w opracowywaniu nowych materiałów, które rozprzestrzeniają się pod wysokim ciśnieniem.

menu
menu