ابررسانای “ماده قرمز” می تواند الکترونیک را متحول کند – اگر کار کند

ابررسانایی در دمای اتاق و فشار اتاق هدف اصلی علم مواد برای بیش از یک قرن بوده است و ممکن است در نهایت محقق شده باشد. اگر این ماده ابررسانای جدید پابرجا بماند، می‌تواند روش کار جهان ما را متحول کند – اما یافته‌ها ابتدا به سمت بررسی جدی علمی پیش می‌روند.

هنگامی که ماده ای ابررسانا است، الکتریسیته بدون مقاومت در آن جریان می یابد، به این معنی که هیچ یک از انرژی موجود به عنوان گرما از بین نمی رود. اما هر ابررسانایی که تا به امروز ساخته شده است نیاز به فشارهای بسیار بالایی دارد و اکثر آنها به طور مشابه دماهای بالایی را می طلبند.

Ranga Dias از دانشگاه روچستر در نیویورک و همکارانش ادعا می کنند که ماده ای از هیدروژن، نیتروژن و لوتسیم ساخته اند که در دمای تنها 21 درجه سانتیگراد (69 درجه فارنهایت) و فشار 1 گیگا پاسکال ابررسانا می شود. این تقریباً 10000 برابر فشار اتمسفر در سطح زمین است، اما همچنان فشاری بسیار کمتر از هر ماده ابررسانا است. دیاس می‌گوید: «فرض کنید در دهه 1940 سوار بر اسب بودید که فراری را دیدید که در جلوی شما رانندگی می‌کرد – این میزان تفاوت بین تجربیات قبلی و این تجربه است.

برای ساختن این ماده، آنها مخلوطی از این سه عنصر را در سندان الماسی – قطعه‌ای از ماشین‌آلات که نمونه‌ها را با فشارهای غیرعادی بالا بین دو الماس فشرده می‌کند – قرار دادند و آن را فشرده کردند. با فشرده شدن این ماده، رنگ آن از آبی به قرمز تغییر کرد و باعث شد که محققان آن را «ماده قرمز» بنامند.

سپس محققان مجموعه‌ای از آزمایش‌ها را برای بررسی مقاومت الکتریکی و ظرفیت گرمایی ماده قرمز و نحوه تعامل آن با میدان مغناطیسی اعمال شده انجام دادند. آنها گفتند همه آزمایش ها نشان می دهد که این ماده فوق رسانا است.

اما همه محققان در این زمینه قانع نشده اند. جیمز هملین از دانشگاه فلوریدا می‌گوید: «آنها ممکن است چیزی کاملاً بی‌سابقه و شگفت‌انگیز را در این کار کشف کرده باشند، چیزی که می‌تواند جایزه نوبل را دریافت کند، اما من کمی محتاط هستم.

برخی از رزروهای او و سایر محققان ابررسانایی به دلیل بحث و جدل پیرامون مقاله ای در سال 2020 است که توسط دیاس و تیمش نوشته شده بود، که ادعا می کرد ابررسانایی در دمای اتاق است و بعداً توسط مجله علمی پس گرفته شد. طبیعت. در آن زمان، برخی در مورد اینکه آیا داده های ارائه شده در مقاله دقیق هستند یا خیر، سؤالاتی را در مورد چگونگی استخراج داده های منتشر شده از اندازه گیری های خام مطرح کردند.

تا زمانی که نویسندگان پاسخ هایی را برای این سؤالات قابل فهم ارائه ندهند، دلیلی برای این باور وجود ندارد [the data] خورخه هیرش از دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو می گوید:

بخشی از دلیلی که رفع شک و تردید بسیار دشوار است این است که ما اطلاعات کافی در مورد ماده قرمز برای ایجاد درک نظری از مکانیسم پشت ابررسانایی احتمالی نداریم. دیاس می‌گوید: «هنوز کارهای زیادی برای درک ساختار ظریف این ماده وجود دارد که برای درک چگونگی ابررسانایی این ماده بسیار مهم است. ما امیدواریم که اگر بتوانیم آنها را در مقادیر بیشتر بسازیم، بتوانیم درک بهتری از ساختار مواد داشته باشیم.”

اگر نظریه پردازان بتوانند چگونگی و چرایی ابررسانایی این ماده را بررسی کنند، می تواند محققان را متقاعد کند که در واقع یک ابررسانا است و همچنین می تواند ماده قرمز را در مسیر تولید صنعتی قرار دهد. ساختارهای این اثر احتمالاً بسیار متفاوت است [from previously confirmed superconducting materials]اوا زورک از دانشگاه بوفالو، نیویورک می گوید. مکانیسم ابررسانایی این ترکیب ممکن است متفاوت باشد، اما من نمی توانم به طور قطع بدانم زیرا ساختاری برای کار کردن ندارم.

اگر گروه‌های مستقل بتوانند ابررسانایی ماده قرمز را بررسی کنند و ساختار آن را بیاموزند، این می‌تواند یکی از تاثیرگذارترین اکتشافات علمی باشد. یک ابررسانا در دمای اتاق و فشار اتاق می تواند شبکه برق را کارآمدتر و دوستدار محیط زیست، سوپرشارژ مغناطیسی و موارد دیگر کند. زورک می‌گوید: «فکر می‌کنم فناوری‌های زیادی وجود دارند که هنوز تصور نشده‌اند که می‌توانند از ابررسانایی در دمای اتاق و فشار اتاق استفاده کنند.

اما محققان هنوز رویای جامعه ای ابررسانا را در سر نمی پرورانند. هاملین می گوید: «بدیهی است که بررسی های زیادی صورت خواهد گرفت. “من فکر می کنم تفاوت اینجا با یافته قبلی این است که این فشار آنقدر کم است که بسیاری از گروه های دیگر می توانند به این موضوع نگاه کنند.” تنها تعداد انگشت شماری از آزمایشگاه ها در سراسر جهان وجود دارند که سندان های الماسی گران قیمت و پیچیده ای دارند که قادر به رسیدن به فشارهای بالا مورد نیاز آزمایش های ابررسانای قبلی هستند، اما سلول های فشاری که می توانند به 1 گیگا پاسکال برسند نسبتاً رایج هستند.

این ممکن است بزرگترین عاملی باشد که این کار را از مقاله حذف شده 2020 متمایز می کند. تیم استروبل از مؤسسه علوم کارنگی در واشنگتن دی سی می گوید: «کار قبلی آنها توسط یک گروه مستقل بازتولید نشده است، اما این کار باید خیلی سریع تکثیر شود. “ما این کار را فورا انجام خواهیم داد.” اگر همه چیز خوب پیش برود، می تواند آغاز یک انقلاب انرژی باشد.