8月 19, 2022

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Diamond Anvil Cell

物理学者は室温超伝導競争で前進している

UNLV のネバダ極限条件研究所 (NEXCL) の物理学者チームは、室温で超伝導できる物質を監視するために必要な圧力を下げる研究で、画像に似た研究装置であるマッセイ アンビル セルを使用しました。 クレジット: NEXCL 提供の画像

2 年も経たないうちに、科学の世界は、室温で超伝導できる物質の発見に衝撃を受けました。 現在、ネバダ大学ラスベガス校 (UNLV) の物理学者チームは、これまでに記録された中で最も低い圧力でこの偉業を再現することにより、再び期待を高めました。

明確に言うと、これは、いつの日かエネルギーの輸送方法に革命をもたらす可能性のある、使用可能で再現可能な材料に科学がこれまで以上に近づいていることを意味します。

2020年に発見することで国際的な見出しを作りました 初めての室温超伝導 UNLV の物理学者 Ashkan Salamat と、ロチェスター大学の物理学者で同僚の Ranja Dias によって書かれました。 この偉業を達成するために、科学者は炭素、硫黄、水素の化学混合物を最初に金属状態にし、次に非常に高い圧力 (267 ギガパスカル) を使用して室温で超伝導状態にしました。地球。

2 年未満の速度で前進し、研究者は現在、わずか 91 ギガパスカルでこの偉業を達成することができます。これは、最初に報告された圧力の約 3 分の 1 です。 新しい調査結果は、ジャーナルの事前記事として公開されました ケミカルコミュニケーション 今月.

超発見

最初のブレークスルーで使用された炭素、硫黄、および水素の組成を詳細に調整することにより、研究者は現在、低圧下で超伝導状態を維持する材料を製造することができます。

「これらは、実験室の外で理解して評価するのが難しいレベルの圧力ですが、現在のコースでは、一貫して低い圧力で比較的高い伝導温度を達成できることが示されています。それが私たちの最終的な目標です」と研究責任者は述べています。著者グレゴリー・アレクサンダー・スミス。 UNLVの大学院生研究員 ネバダ州の極限条件研究所 (ネクセル)。 「結局のところ、デバイスを社会のニーズに役立つものにしたいのであれば、デバイスを作成するために必要なプレッシャーを軽減する必要があります。」

圧力は依然として非常に高く、太平洋のマリアナ海溝の底で経験する圧力の約 1,000 倍ですが、ゼロに近づく目標に向かって競争を続けています。 UNLV では、材料を構成する炭素、硫黄、水素の化学的関係を研究者がよりよく理解するため、激しい競争が繰り広げられています。

「炭素と硫黄の関係に関する私たちの知識は急速に進歩しており、最初に観察されたものとは大幅に異なる、より効率的な応答につながる比率を見つけています」と、UNLV で NEXCL を指揮し、最新の研究に貢献した Salamat 氏は述べています。 「同様のシステムでこのような異なる現象を観察することは、母なる自然の豊かさを示すだけです。理解すべきことがたくさんあり、新しい進歩のたびに、私たちは日常の超伝導デバイスの瀬戸際に近づいています。」

エネルギー効率の聖杯

超伝導は、1 世紀以上前に初めて観測された魅力的な現象ですが、実用化のアイデアが除外されたのは、非常に低い温度のみでした。 1960 年代になって初めて、科学者は、この偉業がさらに高い温度で可能になる可能性があるという仮説を立てました。 Salamat 氏とその同僚による 2020 年の室温超伝導体の発見は、科学の世界を興奮させました。その理由の 1 つは、この技術が抵抗のない電気の流れをサポートしているからです。つまり、電気回路を通過する電力はエネルギー損失なしに無限に伝導できます。 これは、より優れた携帯電話のバッテリーからより効率的な送電網まで、あらゆるものをサポートするエネルギーの貯蔵と伝送に大きな影響を与える可能性があります。

「世界的なエネルギー危機は減速の兆しを見せておらず、現在の技術の非効率性により米国の電力網が年間300億ドル近くを失っていることが一因となって、コストが上昇しています」とサラマット氏は述べています。 「社会の変化のために、私たちはテクノロジーで先導する必要があり、今日行われている取り組みは、明日のソリューションの最前線にあると私は信じています。」

Salamat 氏によると、超伝導体の特性は、米国およびそれ以降のエネルギー インフラストラクチャを根本的に変える可能性のある新世代の材料をサポートする可能性があります。

「ネバダ州でエネルギーを利用し、エネルギーを失うことなく全国に送ることを想像してみてください」と彼は言いました。 「このテクノロジーは、いつの日かそれを可能にするかもしれません。」

参考文献: J. Alexander Smith、Innes E. Collings、Elliot Snyder、Dean Smith、Sylvain Pettigerard、Jesse S. Ellison、Keith F. Lawler、Ranja B. Dias、Ashkan Salamat、2022 年 7 月 7 日、こちらから入手可能。 ケミカルコミュニケーション.
DOI: 10.1039 / D2CC03170A

筆頭著者である Smith は、Salamat の研究室の元 UNLV 研究者であり、現在 NEXCL で化学と研究の博士号を取得している学生です。 その他の研究著者には、サラマット、ディーン スミス、ポール エリソン、メラニー ホワイト、UNLV のキース ローラーが含まれます。 ロチェスター大学のランガ・ディアス、エリオット・スナイダー、エリーゼ・ジョーンズ。 スイス連邦材料科学技術研究所の Ines E. Collings、ETH Zurich の Sylvain Pettigerard。 とジェシー S. アルゴンヌ国立研究所のスミス。

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