อุณหภูมิสูงบันทึกใหม่ได้รับการทำได้สำหรับตัวนำยิ่งยวด-วัสดุพิเศษที่ดำเนินการไฟฟ้าโดยไม่กระจายพลังงาน ความก้าวหน้าอาจเป็นขั้นตอนสำคัญในการแสวงหามายาวนานเพื่อให้ได้ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้องพักซึ่งสามารถสร้างกริดพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นอย่างมากมาย
จนถึงตอนนี้ตัวนำยิ่งยวดใช้งานได้ที่อุณหภูมิที่เย็นมากเท่านั้น และถึงแม้ว่าอุณหภูมิที่ทำลายสถิติใหม่นี้ยังคงเย็นมาก แต่ก็เป็นอุณหภูมิที่พบได้ตามธรรมชาติบนพื้นผิวของโลก แต่นักวิทยาศาสตร์กล่าวเสริม
ตัวนำยิ่งยวดเป็นวัสดุที่ดำเนินการไฟฟ้าด้วยความต้านทานศูนย์ต่ำกว่าอุณหภูมิที่แน่นอน ตัวนำยิ่งยวดขึ้นอยู่กับอิเล็กตรอนที่ไม่ได้ขับไล่ซึ่งกันและกันเหมือนที่พวกเขาทำในวัสดุธรรมดา แต่แทนที่จะสร้างคู่รักที่ละเอียดอ่อนหรือที่รู้จักกันในชื่อ Cooper คู่ที่สามารถไหลผ่านตัวนำยิ่งยวดได้อย่างง่ายดาย อิเล็กตรอนในคู่เหล่านี้จัดขึ้นโดยโฟนอนหรือการสั่นสะเทือนของอะตอมของตัวนำยิ่งยวด -9 ความลึกลับที่ยังไม่ได้แก้ไขมากที่สุดในฟิสิกส์-
เป็นเวลากว่าสามทศวรรษที่นักวิทยาศาสตร์พยายามพัฒนาตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้องที่ไม่จำเป็นต้องใช้ซูเปอร์คูลลิ่งดูดพลังงาน
ก่อนหน้านี้อุณหภูมิที่รู้จักกันดีที่สุดที่ตัวนำยิ่งยวดทำงานที่ - เรียกว่าอุณหภูมิวิกฤติของพวกเขา - ลบ 220 องศาฟาเรนไฮต์ (ลบ 140 องศาเซลเซียส) ที่แรงกดดันปกติและลบ 164 F (ลบ 109 C) ที่แรงดันสูง (แรงกดดันสูงมักจะช่วยเพิ่มความสามารถในการบ่อนทำนองโดยการบีบอะตอมเข้าด้วยกันซึ่งช่วยให้ความร้อนจากการรบกวนคู่คูเปอร์)
ตอนนี้นักวิจัยประสบความสำเร็จในระดับสูงที่อุณหภูมิวิกฤติของลบ 94 F (ลบ 70 C) นี่คือประมาณ 34 F (19 C) อุ่นกว่าอุณหภูมิที่รู้จักกันดีที่สุดในแอนตาร์กติกาMikhail Eremets ผู้เขียนร่วมการศึกษากล่าวว่านักฟิสิกส์ที่สถาบันเคมี Max Planck ใน Mainz ประเทศเยอรมนี
“ ยิ่งสูงกว่า [อุณหภูมิ] และอุณหภูมิวิกฤตในห้องที่น่าจะเป็นไปได้” Eremets บอกกับวิทยาศาสตร์การใช้ชีวิต
นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าอุณหภูมิสูงที่บันทึกไว้สำหรับตัวนำยิ่งยวดนั้นต้องการแรงกดดันอย่างมากประมาณ 200 กิกะกัปัล “ สิบกิกะกัปัลเป็นแรงกดดันที่ประสบความสำเร็จเป็นประจำในอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตเพชรสังเคราะห์” Eremets กล่าว "แรงกดดันในใจกลางโลกคือ 360 gigapascals"
ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์ได้ลองทดลองใช้รูปแบบของไฮโดรเจนรู้จักกันในชื่อไฮโดรเจนโลหะ หนึ่งในทฤษฎีชั้นนำสำหรับการทำงานของตัวนำยิ่งยวดที่รู้จักกันในชื่อทฤษฎี BCS แนะนำไฮโดรเจนควรสร้างตัวนำยิ่งยวดที่ยอดเยี่ยม ไฮโดรเจนสามารถสร้าง Phonons พลังงานสูงและยังสามารถรองรับการมีปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างอิเล็กตรอนและโฟนอนซึ่งทั้งสองอย่างนี้เป็นปัจจัยที่สามารถเสริมสร้างคู่คูเปอร์ อย่างไรก็ตามการสร้างไฮโดรเจนโลหะที่บริสุทธิ์และมีเสถียรภาพได้พิสูจน์แล้วว่ายากเป็นพิเศษ
ในการศึกษาใหม่นี้ Eremets และเพื่อนร่วมงานของเขาทดลองกับไฮโดรเจนซัลไฟด์ซึ่งเป็นสารประกอบที่ให้ไข่เน่า นักวิจัยชี้ให้เห็นว่าในการรวมกันของอุณหภูมิและความดันเย็นไฮโดรเจนซัลไฟด์ - โมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมและอะตอมกำมะถัน - เป็นโมเลกุลใหม่แต่ละอะตอมทำจากอะตอมไฮโดรเจนสามอะตอมและอะตอมกำมะถัน วัสดุใหม่นี้เป็นไฮโดรเจนที่มีการปนเปื้อนของซัลเฟอร์และสามารถบรรลุผลผลิตสูงสุด
ทฤษฎี BCS ชี้ให้เห็นว่าไม่มีการ จำกัด อุณหภูมิที่วัสดุสามารถควบคุมได้ "อุณหภูมิห้องพักสูงเป็นไปได้ในวัสดุที่เหมาะสม" เขากล่าวเสริม น่าเสียดายที่ "ทฤษฎีไม่ได้บอกโดยตรงว่าวัสดุใดที่คาดหวัง"
แรงกดดันที่สูงมากอาจทำให้แม้แต่ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้องไม่สามารถทำได้ Eremets กล่าว การวิจัยในอนาคตสามารถค้นหาวัสดุที่อุดมด้วยไฮโดรเจนอื่น ๆ ที่สามารถควบคุมตัวเองได้ทั้งอุณหภูมิที่ค่อนข้างสูงและแรงกดดันปกติเขากล่าว
Eremets พร้อมด้วย Sasha Drozdov ที่ Max Planck Institute for Chemistry และเพื่อนร่วมงานของพวกเขารายละเอียดการค้นพบของพวกเขาทางออนไลน์ในวันนี้ (17 ส.ค. ) ในวารสารธรรมชาติ-
ติดตามวิทยาศาสตร์สด@livescience-Facebook-Google+- บทความต้นฉบับเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์สด-
