Les physiciens réalisent des gains majeurs dans la course à la supraconductivité à température ambiante

Basse pression, gros enjeux : les physiciens de l'UNLV réalisent des gains majeurs dans la course à la supraconductivité à température ambiante

Une équipe de physiciens du Nevada Extreme Conditions Lab (NEXCL) de l’UNLV a utilisé une cellule à enclume en diamant, un dispositif de recherche similaire à celui illustré, dans leurs recherches pour abaisser la pression nécessaire pour observer un matériau capable de supraconductivité à température ambiante. Crédit : NEXCL

Moins de deux ans après avoir choqué le monde scientifique avec la découverte d’un matériau capable de supraconductivité à température ambiante, une équipe de physiciens de l’UNLV a encore une fois fait monter les enchères en reproduisant l’exploit à la pression la plus basse jamais enregistrée.

En d’autres termes, la science est plus proche que jamais d’un matériau utilisable et reproductible qui pourrait un jour révolutionner la façon dont l’énergie est transportée. Le physicien de l’UNLV Ashkan Salamat et son collègue Ranga Dias, un physicien de l’Université de Rochester, ont fait la une des journaux internationaux en 2020 en signalant la température ambiante supraconductivité pour la première fois. Pour réaliser l’exploit, les scientifiques ont synthétisé chimiquement un mélange de carbone, de soufre et d’hydrogène d’abord dans un état métallique, puis encore plus loin dans un état supraconducteur à température ambiante en utilisant extrême pression—267 gigapascals—des conditions que l’on ne trouverait dans la nature qu’à proximité du centre de la Terre. Avance rapide moins de deux ans, et l’équipe est maintenant en mesure de réaliser l’exploit à seulement 91 GPa, soit environ un tiers de la pression initialement signalée. Les nouvelles découvertes ont été publiées ce mois-ci sous la forme d’un article préliminaire dans la revue Communications chimiques.

Une super découverte

Grâce à un réglage détaillé de la composition du carbone, du soufre et de l’hydrogène utilisé dans la percée originale, les scientifiques sont capables de produire un matériau à une pression plus basse qui conserve son état de supraconductivité.

“Ce sont des pressions à un niveau difficile à comprendre et à évaluer en dehors du laboratoire, mais notre trajectoire actuelle montre qu’il est possible d’atteindre des températures supraconductrices relativement élevées à des pressions constamment plus basses, ce qui est notre objectif ultime”, a déclaré l’auteur principal de l’étude, Gregory Alexander Smith. , un étudiant chercheur diplômé du Nevada Extreme Conditions Laboratory (NEXCL) de l’UNLV. “En fin de compte, si nous voulons rendre les appareils utiles aux besoins de la société, nous devons réduire la pression nécessaire pour les créer.”

Bien que les pressions soient toujours élevées – environ mille fois plus élevées que celles que vous ressentiriez au fond de la fosse des Mariannes de l’océan Pacifique – elles continuent de se précipiter vers un objectif proche de zéro. C’est une course qui prend de l’ampleur de façon exponentielle à l’UNLV à mesure que les scientifiques acquièrent une meilleure compréhension de la relation chimique entre le carbone, le soufre et l’hydrogène qui composent le matériau.

“Notre connaissance des relations entre Charbon et soufre progresse rapidement, et nous trouvons des ratios qui conduisent à des réponses remarquablement différentes et plus efficaces que ce qui a été initialement observé », a déclaré Salamat, qui dirige le NEXCL de l’UNLV et a contribué à la dernière étude. « Pour observer des phénomènes aussi différents dans un un système similaire montre simplement la richesse de Mère Nature. Il y a tellement plus à comprendre, et chaque nouvelle avancée nous rapproche du précipice des dispositifs supraconducteurs de tous les jours.”

Le Graal de l’efficacité énergétique

La supraconductivité est un phénomène remarquable observé pour la première fois il y a plus d’un siècle, mais seulement à des températures remarquablement basses qui ont devancé toute idée d’application pratique. Ce n’est que dans les années 1960 que les scientifiques ont émis l’hypothèse que l’exploit pourrait être possible à des températures plus élevées. La découverte en 2020 par Salamat et ses collègues d’un supraconducteur à température ambiante a enthousiasmé le monde scientifique en partie parce que la technologie prend en charge le flux électrique avec une résistance nulle, ce qui signifie que l’énergie traversant un circuit pourrait être conduite à l’infini et sans perte de puissance. Cela pourrait avoir des implications majeures pour stockage d’Energie et la transmission, prenant en charge tout, depuis de meilleures batteries de téléphones portables jusqu’à un réseau énergétique plus efficace.

“La crise énergétique mondiale ne montre aucun signe de ralentissement et les coûts augmentent en partie à cause d’un réseau énergétique américain qui perd environ 30 milliards de dollars par an en raison de l’inefficacité de la technologie actuelle”, a déclaré Salamat. “Pour le changement sociétal, nous devons être à la pointe de la technologie, et le travail qui se fait aujourd’hui est, je crois, à la pointe des solutions de demain.”

Selon Salamat, les propriétés des supraconducteurs peuvent soutenir une nouvelle génération de matériaux qui pourraient changer fondamentalement l’infrastructure énergétique des États-Unis et au-delà.

“Imaginez exploiter l’énergie au Nevada et l’envoyer à travers le pays sans aucune énergie perte”, a-t-il déclaré. “Cette technologie pourrait un jour rendre cela possible.”


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Plus d’information:
G. Alexander Smith et al, La teneur en carbone entraîne une supraconductivité à haute température dans un hydrure de soufre carboné inférieur à 100 GPa, Communications chimiques (2022). DOI : 10.1039/D2CC03170A

citation: Basse pression, enjeux élevés : les physiciens font des gains majeurs dans la course à la supraconductivité à température ambiante (2022, 3 août) récupéré le 3 août 2022 sur https://phys.org/news/2022-08-pressure-high-stakes-physicists -major.html

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