ตัวนำยิ่งยวดปรากฏในเฟสของไฮไดรด์ใหม่

ตัวนำยิ่งยวดปรากฏในเฟสของไฮไดรด์ใหม่

นักวิจัยในจีนและรัสเซียได้ค้นพบตัวนำยิ่งยวดในสองเฟสใหม่ของวัสดุไฮไดรด์ที่ความดันต่ำกว่าที่จำเป็นมากในการทำให้ตัวนำยิ่งยวดไฮไดรด์ตัวอื่นๆ ที่เพิ่งค้นพบมีความเสถียร งานนี้จะช่วยในการค้นหาตัวนำยิ่งยวดที่มีแรงดันต่ำและอาจมีอุณหภูมิห้อง ตัวนำยิ่งยวดเป็นวัสดุที่นำไฟฟ้าได้โดยไม่มีความต้านทานใดๆ วัสดุหลายชนิดแสดงตัวนำยิ่งยวดเมื่อถูกทำให้ เย็น ลงจนถึงอุณหภูมิต่ำ และปรากฏการณ์นี้

ถูกพบครั้งแรก

ในปี 1911 ในปรอทที่เป็นของแข็ง ซึ่งมีอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของตัวนำยิ่งยวดTcที่ 4.2 เคลวิน การค้นหาตัวนำยิ่งยวดที่ทำงานในอุณหภูมิที่อุ่นขึ้น หรือแม้กระทั่งอุณหภูมิห้อง นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา วัสดุที่ยังคงมีตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิแวดล้อมจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและสายส่งไฟฟ้า

ได้อย่างมาก รวมทั้งลดความซับซ้อนของการใช้งานที่มีอยู่ เช่น แม่เหล็กที่มีตัวนำยิ่งยวดในเครื่องเร่งอนุภาคและเครื่องสแกน MRI ก้าวเข้าใกล้จอกศักดิ์สิทธิ์นักฟิสิกส์เข้าใกล้จอกศักดิ์สิทธิ์นี้ไปอีกขั้นในทศวรรษ 1980 และ 1990 ด้วยการค้นพบออกไซด์ของทองแดงตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง 

ซึ่งมี  T c s ระหว่าง 30–133 K อย่างไรก็ตาม จนถึงปี 2015 อุณหภูมิวิกฤตสูงสุด ก้าวกระโดดไปข้างหน้าด้วยการค้นพบว่าไฮโดรเจนซัลไฟด์มีค่า  T cเท่ากับ 203 K เมื่อบีบอัดจนถึงความดัน 150 GPa

ในขณะที่วัสดุที่มีตัวนำยิ่งยวดเฉพาะที่ความดันสูงเช่นนี้มีการใช้งานจริงเพียงเล็กน้อย (ถ้ามี) 

การศึกษาวัสดุเหล่านี้อาจเป็นเส้นทางสู่การค้นพบสารประกอบใหม่ที่มีตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิและความดันที่อ่อนกว่า ด้วยเหตุนี้ ผลลัพธ์ของไฮโดรเจนซัลไฟด์จึงจุดประกายความสนใจอย่างมากในวัสดุของแข็งที่มีอะตอมของไฮโดรเจนซึ่งสร้างพันธะกับองค์ประกอบอื่นๆ ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา 

มีการผลิตตัวนำยิ่งยวดที่อุดมด้วยไฮโดรเจนอีกหลายตัวในห้องปฏิบัติการ ในปี 2019 นักวิจัยรายงานการทำลายสถิติของไฮโดรเจนซัลไฟด์ด้วยแลนทานัมเดคาไฮไดรด์ (LaH 10 ) ซึ่งพบว่ามีT cอยู่ที่ และในปี 2020 อีกกลุ่มหนึ่งรายงานการสังเกตT cที่ 288 K ในระบบ CSH ที่ ประมาณ 275 เกรดเฉลี่ย

ตัวนำยิ่งยวด

ในซีเรียมไฮไดรด์ทีมงานที่นำ จากมหาวิทยาลัยในประเทศจีน จากสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ของรัสเซีย ใช้แนวทางที่แตกต่างกันเล็กน้อย ในปี 2019 สมาชิกในทีมสังเคราะห์ซีเรียมไฮไดรด์ใหม่ด้วยสูตร P6 3 / mmc-CeH 9 ซีเรียมแต่ละอะตอมในวัสดุนี้ถูกปิดล้อมไว้ในกรง H 29ในโครงตาข่ายย่อย

ของอะตอมไฮโดรเจน และก่อนหน้านี้ได้รับการศึกษาในทางทฤษฎีเท่านั้น ทีมเดียวกันนี้ได้ค้นพบตัวนำยิ่งยวดในขั้นตอนใหม่ของทั้ง CeH 9และวัสดุสังเคราะห์ใหม่อีกชนิดหนึ่งคือ CeH10 .นักวิจัยทราบว่าซีเรียมไฮไดรด์เป็นวัสดุที่น่าทึ่ง เนื่องจากมีความเสถียรและแสดงตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงที่ความดันต่ำ

กว่า (ประมาณ 0.8 ล้านบรรยากาศ) มากกว่าสารที่เรียกว่า “ซุปเปอร์ไฮไดรด์” อื่นๆ ด้วยเหตุนี้ พวกเขากล่าวว่าสารประกอบเหล่านี้ “ทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นในอุดมคติในการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับกลไกของตัวนำยิ่งยวดในสารประกอบที่น่าสนใจเหล่านี้ และออกแบบตัวนำยิ่งยวดอื่นๆ ที่เสถียร

ได้พบความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดระหว่างตำแหน่งขององค์ประกอบภายในตารางธาตุและตัวนำยิ่งยวดของไฮไดรด์ที่ทำจากสารประกอบเหล่านี้ ตอนนี้พวกเขาเชื่อว่าความสัมพันธ์นี้อาจใช้กับวัสดุอื่นที่ไม่ใช่ไฮไดรด์ “ยกตัวอย่าง พวกมันเป็นเพื่อนบ้านกันในตารางธาตุ และแท้จริงแล้วทั้งคู่ก่อตัวเป็นตัวนำยิ่งยวด

ที่อุณหภูมิสูง” อธิบาย “อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่าง: ตัวนำยิ่งยวด LaH 10ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ในขณะที่ CeH 10จะเสถียรที่ความดันต่ำ” ในตอนนี้ ไบนารีไฮไดรด์ได้รับการศึกษาเป็นอย่างดีแล้ว ทีมงาน กล่าวว่าจะมุ่งเน้นไปที่การทำให้ได้ตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิสูงขึ้นที่ความดันต่ำในเทอร์นารีไฮไดรด์  

กล่าวว่า 

“เราทราบดีว่าองค์ประกอบใดนำไปสู่การเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงขึ้น และเริ่มเรียนรู้ว่าองค์ประกอบใดนำไปสู่ความเสถียรที่ความดันต่ำ”  กล่าว “นี่คือโน้ตหลัก แต่ต้องใช้จินตนาการในการรวมเข้าเป็นเมโลดี้” แม้ในความดันที่ต่ำกว่า” ของผู้ป่วยเป็นโรคลมชักที่ดื้อต่อยา  เพื่อบังคับให้มันอยู่ในสถานะ

ของเหลวแข็ง แต่คุณยังคงสามารถทำให้ของเหลวกลายเป็นของเหลวได้ไกลเกินกว่าอุณหภูมิวิกฤติ สำหรับฉันนั้นน่าทึ่งมาก: ของเหลวสามารถดำรงอยู่ได้ที่อุณหภูมิสูงกว่าที่เราเคยเชื่อกัน อย่างแท้จริง,

สำหรับสิ่งที่เกิดขึ้นในด้านความกดอากาศต่ำของสาย นั้น ของเหลวจะอยู่ในสถานะที่ไม่แข็ง

เหมือนตำราทั่วไปมากกว่า นักวิจัยบางคนอ้างว่าสถานะของเหลวที่ไม่แข็งตัวสามารถคงอยู่ได้เหนืออุณหภูมิวิกฤต แม้ว่าอุณหภูมิจะไม่สูงเท่ากับสถานะของเหลวที่แข็งก็ตาม ท้ายที่สุด เส้น เป็นเพียงความต่อเนื่องทางอุณหพลศาสตร์ของเส้นเดือด อย่างไรก็ตาม ในความเห็นของฉัน  ซึ่งถ้าพูดถึง แล้ว 

ทุกคนไม่ยอมรับ  ข้อโต้แย้งนี้มีข้อบกพร่องสองประการประการแรก คุณสมบัติบางอย่าง เช่น ความหนาแน่น จะเปลี่ยนไปเมื่อคุณข้ามเส้น ในลักษณะที่ใกล้เคียงกับสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคุณข้ามเส้นเดือด แต่คุณสมบัติอื่นๆ เช่น ความจุความร้อน เปลี่ยนแปลงในลักษณะที่แตกต่างกันในเชิงคุณภาพในสองกรณีนี้ 

เนื่องจากธรรมชาติของของไหลที่อยู่ใกล้จุดวิกฤตมีความซับซ้อนและมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงที่เราทำกับของไหลเมื่อเราเพิ่มความดันข้ามเส้นเดือดใต้จุดวิกฤตไปสู่สถานะของเหลวที่ไม่แข็งตัวจึงไม่เหมือนกับการเปลี่ยนแปลงที่เราทำกับของไหลเมื่อเราเพิ่มความดัน

โดยเสนอว่ามีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติอย่างกะทันหันเพียงพอที่จะเรียกการเปลี่ยนแปลงนี้ว่า “เส้น “

ในขณะเดียวกัน เพื่อนร่วมงานของฉันและฉันที่มหาวิทยาลัย กำลังทำการทดลองในห้องแล็บของเราเอง เมื่อเราพบบางสิ่งที่ไม่ธรรมดา คุณไม่ได้รับ “ยูเรก้า!” มากนัก ช่วงเวลาทางวิทยาศาสตร์ แต่นี่เป็นหนึ่งในนั้น เรากำลังทำงานจนดึกดื่น อย่าบอกคนด้านสุขภาพและความปลอดภัย 

credit: coachwebsitelogin.com assistancedogsamerica.com blogsbymandy.com blogsdeescalada.com montblanc–pens.com getthehellawayfromsalliemae.com phtwitter.com shoporsellgold.com unastanzatuttaperte.com servingversusselling.com