síntesis Y0,5METRO0,5 Hidruros en condiciones extremas (alta presión y alta temperatura). a Esquema del montaje experimental para mediciones. Las flechas representan las direcciones del rayo láser para las mediciones de calentamiento y dispersión Raman. B Micrografías ópticas de cámaras de muestras que contienen NH.3Bosnia y Herzegovina3 (AB) Electrodos Pt en celdas representativas (Celda-6 y Celda-7) antes y después del calentamiento con láser. Los bordes de la película Y-Ce están marcados con líneas rojas y las flechas azules en las imágenes de la derecha indican partes con cambios obvios después del calentamiento. C Espectros Raman del compuesto Y.0,5METRO0,5 Los hidruros en las fracciones aparentemente alteradas (flechas azules en la Figura 1b de la derecha) se recolectaron en la cámara de muestra. Diferencia Raman de diamante y H.2 Después de la demostración de calentamiento por láser. Se miden los espectros Raman de baja frecuencia para mayor claridad. crédito: Comunicaciones de la naturaleza (2024). doi: 10.1038/s41467-024-46133-x
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síntesis Y0,5METRO0,5 Hidruros en condiciones extremas (alta presión y alta temperatura). a Esquema del montaje experimental para mediciones. Las flechas representan las direcciones del rayo láser para las mediciones de calentamiento y dispersión Raman. B Micrografías ópticas de cámaras de muestras que contienen NH.3Bosnia y Herzegovina3 (AB) Electrodos Pt en celdas representativas (Celda-6 y Celda-7) antes y después del calentamiento con láser. Los bordes de la película Y-Ce están marcados con líneas rojas y las flechas azules en las imágenes de la derecha indican partes con cambios obvios después del calentamiento. C Espectros Raman del compuesto Y.0,5METRO0,5 Los hidruros en las fracciones aparentemente alteradas (flechas azules en la Figura 1b de la derecha) se recolectaron en la cámara de muestra. Diferencia Raman de diamante y H.2 Después de la demostración de calentamiento por láser. Se miden los espectros Raman de baja frecuencia para mayor claridad. crédito: Comunicaciones de la naturaleza (2024). doi: 10.1038/s41467-024-46133-x
La ciencia está dando un paso adelante en la búsqueda de superconductores que no requieran una presión muy alta para funcionar, gracias a una investigación multinacional liderada por Xiao Jia Chen en la Universidad de Houston.
«Durante mucho tiempo, el objetivo de los investigadores de superconductividad ha sido relajar o incluso eliminar los controles críticos que actualmente se requieren sobre la temperatura y la presión», dijo Chen, profesor de física en la Escuela de Física MD Anderson de la Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas de la Universidad de Houston e investigador principal del Texas Center». Para superconductividad en UH.
La evolución hacia la eliminación del procesamiento especial actual que requieren los materiales superconductores, definidos como un material que ofrece poca o ninguna resistencia a la resistencia eléctrica o a los campos magnéticos, sugiere el potencial de aumentos radicales en la eficiencia de ciertos procesos en la investigación, la atención médica y la investigación. . La industria y otras empresas comerciales pueden convertirse en realidad en poco tiempo.
Pero actualmente, las condiciones necesarias para que la superconductividad tenga éxito están agotando los recursos de muchos usuarios potenciales, e incluso de muchos laboratorios de investigación.
Chen explica que la reducción de presión que se puede lograr con la superconductividad es uno de los objetivos importantes de los estudios actuales sobre hidruros. Y añadió: «Pero los experimentos aún enfrentan el desafío de proporcionar un conjunto de evidencia convincente».
«Por ejemplo, se ha informado que los hidruros de tierras raras exhiben superconductividad cerca de la temperatura ambiente. Esto se basa en observaciones de dos propiedades fundamentales: el estado de resistencia cero y el efecto Meissner», dijo Chen.
(El efecto Meissner, descubierto en 1933, reconoce una disminución o inversión del magnetismo a medida que un material alcanza superconductividad, lo que proporciona a los físicos una forma de medir el cambio).
«Sin embargo, estos materiales superconductores de tierras raras sólo actúan sobre el objetivo a presiones muy altas. Para avanzar, tenemos que reducir la presión de síntesis al nivel más bajo posible, idealmente para las condiciones atmosféricas», explicó Chen.
El equipo de Chen logró su hazaña mediante la elección de medios conductores: aleaciones de hidruros, que son materiales metálicos fabricados en el laboratorio que incluyen moléculas de hidrógeno con dos electrones. En concreto, trabajaron con hidruros de itrio-cerio (Y0,5METRO0,5h9) e hidruros de cerio y lantano (La0,5METRO0,5h10).
Se consideró que la inclusión de cerio (Ce) marcaba una diferencia importante.
«Estas observaciones se sugirieron debido al efecto químico mejorado del pretensado mediante la introducción de Ce en estos superhidruros», explicó Chen.
Dos artículos de revistas detallan los hallazgos del equipo. Lo último, en Comunicaciones de la naturaleza, se centra en los hidruros de cerio-itrio. El otro, en Revista de Física: Materia Condensadase centra en los hidruros de cerio y lantano.
El equipo ha descubierto que estos superconductores pueden mantener temperaturas de transición relativamente altas. En otras palabras, los hidruros de lantano-cerio y los hidruros de itrio-cerio son capaces de superconducir en condiciones menos extremas (a una presión más baja mientras se mantiene una temperatura de transición relativamente más alta) que lo que se había logrado antes.
«Esto nos hace avanzar en nuestro desarrollo hacia medios superconductores viables y relativamente disponibles», dijo Chen. «Hemos sometido nuestros hallazgos a múltiples mediciones de transporte eléctrico, difracción de rayos X sincrotrón, dispersión Raman y cálculos teóricos. Las pruebas confirmaron que nuestros resultados siguen siendo consistentes».
«Este descubrimiento señala un camino hacia la superconductividad de alta temperatura que es accesible en muchos entornos de laboratorio actuales», explicó Chen. La investigación sobre hidruros está traspasando los límites mucho más allá del estándar reconocido establecido por los óxidos de cobre (también conocidos como cupratos).
«Todavía tenemos un camino por recorrer para alcanzar condiciones verdaderamente ambientales», dijo Chen. «El objetivo sigue siendo lograr la superconductividad a temperatura ambiente y a una presión equivalente a nuestra atmósfera familiar a nivel del suelo. Así que la investigación continúa».
más información:
Liuqing Chen et al., Síntesis y superconductividad de hidruros de cerio-itrio a altas presiones, Comunicaciones de la naturaleza (2024). doi: 10.1038/s41467-024-46133-x
Ge Huang et al, Síntesis de la fase superconductora de La0.5Ce0.5H10 a altas presiones, Revista de Física: Materia condensada (2023). doi: 10.1088/1361-648X/ad0915
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