Sunday, 18 Nov 2018

Un nuovo materiale ricco di idrogeno potrebbe essere un superconduttore da record ad alte temperature

Il materiale sembra trasmettere elettricità senza resistenza ad una temperatura relativamente alta

illustrazione di LaH10

HELLA HYDROGEN   Il composto LaH 10 è composto da 10 atomi di idrogeno (rosa) per ciascun atomo di lantanio (verde). Si prevedeva che questo materiale ricco di idrogeno avesse proprietà superconduttive e, dai test, sembra sia proprio così

Due studi riportano prove di superconduttività – la trasmissione di energia elettrica senza resistenza – a temperature più elevate di quelle viste in precedenza. L’effetto appare in composti di lantanio e idrogeno sottoposti a pressioni estremamente elevate.

Tutti i superconduttori noti devono essere raffreddati per funzionare, il che li rende difficili da usare nelle applicazioni del mondo reale. Se gli scienziati trovassero un superconduttore in grado di mantenere le sue proprietà a temperatura ambiente, questo materiale potrebbe essere utilizzato nei dispositivi elettronici e nei fili di trasmissione elettrica, risparmiando potenzialmente le grandi quantità di energia che attualmente si perdono a causa della resistenza elettrica. Per questo motivo gli scienziati sono costantemente alla ricerca di superconduttori in grado di mantenere le loro proprietà di superconduzione a temperature più elevate. L’attuale detentore del record, l’idrogeno solforato, anche lui sottoposto ad alte pressioni, funziona al di sotto di -70° CelsiusSN: 12/26/15, 25 ).

Le nuove prove per testare la superconduttività si basano su un drastico calo della resistenza dei composti di idrogeno-lantanio quando raffreddati al di sotto di una certa temperatura. Una squadra di fisici ha scoperto che la resistenza del loro composto è crollata a una temperatura di -13° C, la temperatura di una giornata invernale molto fredda. La presunta superconduttività a questa temperatura si è verificata quando il materiale è stato sottoposto ad una pressione di quasi 2 milioni di atmosfere, schiacciandolo tra due diamanti. Alcuni campioni hanno anche mostrato segni di superconduttività a temperature più elevate, circa 7 ° C.

È quanto riferito in uno studio pubblicato online il 23 agosto su arXiv.org dal fisico Russell Hemley della George Washington University di Washington, e colleghi. Hemley aveva già riferito segni della superconduttività del composto a maggio, durante un simposio sulla superconduttività e la pressione tenutosi a Madrid.

superconduttività sotto pressione: Il composto di Lantanio e Idrogeno diventa un superconduttore quando sottoposto a pressione e raffreddato (una vista attraverso i diamanti).  P DROZDOV ET AL / ARXIV.ORG 2018

Un altro gruppo ha trovato prove di superconduttività in un composto di lantanio-idrogeno in condizioni più fredde, ma ancora da record. I ricercatori hanno letteralmente schiacciato il lantanio e l’idrogeno in una stampa diamantata a circa 1,5 milioni di volte la pressione atmosferica. Una volta raffreddato a circa 215 kelvin -58 ° C, la resistenza del composto cade bruscamente. L’esperimento è stato riportato in uno studio pubblicato online il 23 agosto su arXiv.org dal fisico Mikhail Eremets del Max Planck Institute for Chemistry di Mainz e colleghi.

Non è chiaro quali siano le strutture esatte dei composti chimici e se i due gruppi stiano studiando materiali identici. Le differenze tra i campioni utilizzati dai due team potrebbero spiegare la discrepanza di temperatura. Utilizzando i raggi X, Hemley e colleghi hanno dimostrato che la struttura del materiale era coerente con LaH 10 , che contiene 10 atomi di idrogeno per ogni atomo di lantanio. Il team di Hemley aveva precedentemente previsto che LaH 10 sarebbe stato superconduttore ad una temperatura relativamente elevata.

Secondo il chimico teorico Eva Zurek dell’Università di Buffalo a New York, si tratta di risultati “molto eccitanti“, tuttavia, gli studi non sono conclusivi: non sono stati sottoposti a peer review e non mostrano ancora un segno essenziale di superconduttività chiamato effetto Meissner, in cui i campi magnetici sono espulsi dal materiale superconduttore ( SN: 8/8/15, p. 12 ). I risultati, in realtà, concordano con le precedenti previsioni teoriche fatte da Hemley e colleghi. “Spererei e sospetto che siano davvero corretti” conclude la Zurek.

I ricercatori stanno ora lavorando per sottoporre il materiale a nuovi test della superconduttività. L’esigenza di pressioni ultraelevate rende improbabile che i materiali siano utili per le applicazioni ma una migliore comprensione della superconduttività ad alta temperatura potrebbe portare gli scienziati ad altri superconduttori più pratici.

Il potenziale nuovo superconduttore e il precedente detentore del record sono entrambi pieni zeppi di idrogeno. Gli scienziati stanno cercando la superconduttività in tali materiali ricchi di idrogeno in base alla previsione che l’idrogeno puro, quando sotoposto a pressioni immensamente alte, diventerà un metallo con proprietà di superconduzione a temperatura ambiente ( SN: 8/20/16, p 18 ). Ma l’idrogeno metallico si è dimostrato difficile da produrre, richiedendo pressioni ancora più elevate di quelle necessarie per i composti ricchi di idrogeno. Quindi gli scienziati stanno cercando la superconduttività nei composti che mimano l’idrogeno e che sono più facili da creare.

Fonti e citazioni:

M. Somayazulu et al. Evidence for superconductivity above 260 K in lanthanum superhydride at megabar pressures. arXiv:1808.07695. Posted August 23 2018.

A.P. Drozdov et al. Superconductivity at 215 K in lanthanum hydride at high pressures. arXiv:1808.07039. Posted August 21, 2018.

R.J. Hemley. Progress on hydride, superhydride and hydrogen superconductors. International Symposium: Superconductivity and Pressure, Madrid, May 22, 2018.

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