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primordiale et mon commentaire à ma traduction de l’article de PHYS ORG/
SCIENCE X vous en détaillera l’extrême interet
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: Researchers
synthesize room temperature superconducting material
Des
chercheurs synthétisent un matériau supraconducteur à température ambiante
par
University of Rochester
PHOTO /Le
but des nouvelles recherches menées par Ranga Dias, professeur assistant de
génie mécanique et de physique et astronomie, est de développer des matériaux
supraconducteurs à température ambiante. Actuellement, un froid extrême est
nécessaire pour atteindre la supraconductivité, comme le montre cette photo du
laboratoire de Dias, dans laquelle un aimant flotte au-dessus d'un
supraconducteur refroidi à l'azote liquide. Crédit: Université de Rochester /
J. Adam Fenster
En
compressant des solides moléculaires simples avec de l'hydrogène à des
pressions extrêmement élevées, les ingénieurs et physiciens de l'Université de
Rochester ont, pour la première fois, créé un matériau supraconducteur ( même ) à température ambiante.
Présenté
comme article de couverture dans la revue Nature, le travail a été mené par le
laboratoire de Ranga Dias, professeur adjoint de physique et de génie mécanique.
Dias dit que
le développement de matériaux supraconducteurs - sans aucune résistance électrique et sans expulsion
de champ magnétique à température ambiante - est le «Saint Graal» actuel de la physique de la matière condensée.
Recherchés depuis plus d'un siècle, ces matériaux «peuvent définitivement
changer le monde tel que nous le connaissons», insiste Dias.
En
établissant le nouveau record, Dias et son équipe de recherche ont combiné
l'hydrogène avec du carbone et du soufre pour synthétiser photochimiquement de
l'hydrure de soufre carboné d'origine organique simple dans une cellule à
enclume en diamant, un dispositif de recherche utilisé pour examiner de
minuscules quantités de matériaux quand ils sont soumis pression extraordinairement élevée.
L'hydrure de
soufre carboné présentait une supraconductivité à environ 58 degrés Fahrenheit
et sous une pression d'environ 39 millions de psi. C'est la première fois qu'un
matériau supraconducteur est observé à température ambiante.
"En
raison des limites imposées pour l’obtention de basses températures, des matériaux aux
propriétés aussi extraordinaires n'ont pas jusqu’à présent tout à fait transformé le monde comme beaucoup
auraient pu l'imaginer. Cependant, notre découverte fera tomber ces barrières
et ouvrira la porte à de nombreuses applications potentielles", déclare
Dias , qui est également affilié aux programmes de science des matériaux et de
physique à haute densité d'énergie de l'Université.
Les
applications incluent:
Les réseaux
électriques qui transmettent de l'électricité sans perdre jusqu'à 200 millions
de mégawattheures (MWh) d'énergie , ce qui se produit maintenant en raison de la
résistance dans les fils.
Une nouvelle
façon de propulser des trains en lévitation et d'autres modes de transport.
Imagerie
médicale et techniques de numérisation telle que l'IRM et la magnéto
cardiographie
Une
électronique plus rapide et plus efficace pour la logique numérique et la
technologie des dispositifs de mémoire.
"Nous
vivons dans une société des semi-conducteurs, et avec ce type de technologie,
vous pouvez l’ amener dans une société
supraconductrice où vous n'aurez plus jamais besoin de choses comme des
batteries", déclare Ashkan Salamat de l'Université du Nevada à Las Vegas,
co-auteur de la Découverte.
La quantité
de matériau supraconducteur créé par les cellules à enclume de diamant est mesurée en picolitres
- environ la taille d'une seule particule de jet d'encre.
Le prochain
défi, dit Dias, est de trouver des moyens de créer des matériaux
supraconducteurs à température ambiante à des pressions plus basses, de sorte
qu'ils restent économiques à produire en
plus grand volume. Par rapport aux millions de livres de pression créées dans
les cellules à enclume de diamant, la pression atmosphérique de la Terre au
niveau de la mer est d'environ 15 PSI.
Pourquoi la
température ambiante est importante
Découverte
pour la première fois en 1911, la supraconductivité confère aux matériaux deux
propriétés clés. La résistance électrique disparaît. Et tout semblant de champ
magnétique est expulsé, en raison d'un phénomène appelé effet Meissner. Les
lignes de champ magnétique doivent passer autour du matériau supraconducteur,
ce qui permet de faire léviter ces matériaux, ce qui pourrait être utilisé aussi
pour les trains à grande vitesse sans
frottement, appelés trains maglev. ( magnetic levitation)
Les
électroaimants supraconducteurs puissants sont déjà des composants essentiels
des trains maglav, des machines d'imagerie par résonance magnétique (IRM) et de
résonance magnétique nucléaire (RMN), des accélérateurs de particules et
d'autres technologies de pointe, y compris les premiers supercalculateurs
quantiques.
Mais les
matériaux supraconducteurs utilisés dans les appareils ne fonctionnent
généralement qu'à des températures extrêmement basses, inférieures à toutes les
températures naturelles sur Terre. Cette restriction les rend coûteux à entretenir
et trop coûteux à étendre à d'autres applications potentielles. «Le coût de
conservation de ces matériaux à des températures cryogéniques est si élevé que
vous ne pouvez pas vraiment en tirer pleinement parti», déclare Dias.
Auparavant,
la température la plus élevée pour un matériau supraconducteur était atteinte
l'année dernière dans le laboratoire de Mikhail Eremets au Max Planck Institute
for Chemistry à Mayence, en Allemagne, et du groupe Russell Hemley à
l'Université de l'Illinois à Chicago. Cette équipe a signalé une
supraconductivité de -10 à 8 degrés Fahrenheit en utilisant du superhydride de
lanthane.
Les
chercheurs ont également exploré les oxydes de cuivre et les produits chimiques
à base de fer comme candidats potentiels pour les supraconducteurs à haute
température ces dernières années. Cependant, l'hydrogène - l'élément le plus
abondant de l'univers apporte une base
solide prometteuse
Pour avoir
un supraconducteur à haute température, vous voulez des liaisons plus fortes et
des éléments légers. Ce sont les deux critères de base », dit Dias.«
L'hydrogène est le matériau le plus léger et la liaison hydrogène est l'une des
plus fortes.
«L'hydrogène
métallique solide est théorisé pour avoir une température Debye élevée et un
fort couplage électron-phonon , ce qui est nécessaire pour la supraconductivité
à température ambiante», dit Dias.
Cependant,
des pressions extrêmement élevées sont nécessaires juste pour amener
l'hydrogène pur à un état métallique, ce qui a été réalisé pour la première
fois dans un laboratoire en 2017 par Isaac Silvera et Dias, professeur à
l'Université Harvard, puis post-doctorant dans le laboratoire de Silvera.
Un ``
changement de paradigme ''
Et ainsi, le
laboratoire de Dias à Rochester a poursuivi
ce «changement de paradigme» dans
son approche, en utilisant comme alternative des matériaux riches en hydrogène
qui imitent la phase supraconductrice insaisissable de l'hydrogène pur, et
peuvent être métallisés à des pressions beaucoup plus basses.
Tout
d'abord, le laboratoire a combiné l'yttrium et l'hydrogène. Le superhydrure
d'yttrium résultant présentait une supraconductivité à ce qui était alors une
température record d'environ 12 degrés Fahrenheit et une pression d'environ 26
millions de livres par pouce carré.
Ensuite, le
laboratoire a exploré les matériaux dérivés organiques covalents riches en
hydrogène.
Ces travaux
ont abouti à l'hydrure de soufre carboné. "Cette présence de carbone est
d'une importance capitale ici", rapportent les chercheurs. Un
"réglage de composition" supplémentaire de cette combinaison
d'éléments peut être la clé pour atteindre la supraconductivité à des
températures encore plus élevées, ajoutent-ils.
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Explore further
On the road to conductors of the future
More information: Room-temperature superconductivity
in a carbonaceous sulfur hydride , Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2801-z
Journal
information: Nature
Provided by
University of Rochester
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Mes commentaires
Bien entendu mon jugement est très positif sur les résultats
de ces manips labo …..Toutefois vous
pourriez vous mettre le doigt dans l’œil si vous croyez pouvoir travailler à des pressions
d’hydrogène aussi énormes et avec ce composé soufré carboné biscornu !!! Travailler à très
haute pression d’hydrogène et en enclume de diamants même industriels est
à comparer sans tricherie au prix des supraconducteurs a très
basse temp
