mardi 20 octobre 2020

SCIENCES.ENERGIES.ENVIRONNEMENT/LE MONDE SELON LA PHYSIQUE/WEEK 42 /P2

 Pour aujourd’hui je choisis l’article  dont l’importance industrielle et scientifique est  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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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

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