บาคาร่าเว็บตรง ซุปเปอร์ไฮไดรด์ CaH6 ทศวรรษหลังจากที่ได้มีการสร้างทฤษฎีขึ้น นักวิทยาศาสตร์ในประเทศจีนได้สังเคราะห์สารตัวนำยิ่งยวดชนิดใหม่ นั่นคือ CaH 6 ที่เป็นซุปเปอร์ไฮ ไดรด์ นักวิจัยในประเทศจีนได้สังเคราะห์สารตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงชนิดใหม่ แคลเทรตแคลเซียมไฮไดรด์ (CaH 6 ) วัสดุซึ่งมีตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิ 215 K และความดัน 172 GPa (1.72 Mbar)
เป็นหนึ่งในซุปเปอร์ไฮไดรด์ที่อุณหภูมิสูง
ที่ดีที่สุดในปัจจุบันและเป็นคลาเทรตไฮไดรด์เพียงชนิดเดียวที่อยู่นอกกลุ่มของแรร์เอิร์ธและแอคติไนด์ไฮไดรด์
ความเป็นตัวนำยิ่งยวดคือความสามารถของวัสดุในการนำไฟฟ้าโดยไม่มีความต้านทาน พบได้ในวัสดุหลายชนิดเมื่อถูกทำให้เย็นลงจนต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของตัวนำยิ่งยวด ( T c ) ในทฤษฎี Bardeen–Cooper–Schrieffer (BCS) ของความเป็นตัวนำยิ่งยวด (“แบบธรรมดา”) สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนเอาชนะการผลักกันทางไฟฟ้าร่วมกันและก่อตัวที่เรียกว่าคูเปอร์คู่ซึ่งเดินทางผ่านวัสดุอย่างไม่มีอุปสรรคเป็นกระแสยิ่งยวด
ความเป็นตัวนำยิ่งยวดถูกพบครั้งแรกในปี 1911 ในปรอทที่เป็นของแข็งต่ำกว่า T c ที่ 4.2 K และการค้นหาตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้องก็เกิดขึ้นตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา การค้นหาวัสดุที่มีตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงดังกล่าวจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและสายส่งไฟฟ้าได้อย่างมาก ในขณะที่ยังทำให้การใช้งานทั่วไปของตัวนำยิ่งยวดยิ่งยวด เช่น แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดในตัวเร่งอนุภาค ง่ายกว่าและถูกกว่า
ไฮไดรด์อัด
นักฟิสิกส์เข้าใกล้ “จอกศักดิ์สิทธิ์” ของฟิสิกส์สสารควบแน่นนี้อีกขั้นด้วยตัวนำยิ่งยวดคอปเปอร์ออกไซด์ (cuprate) ซึ่งถูกค้นพบในปี 1980 และ 1990 และซึ่งรวมถึงวัสดุที่มีT c สูงกว่า 77 K ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ไนโตรเจน กลายเป็นของเหลว จากนั้นในปี 2015 บทบาทของแรงกดดันก็มาถึงเบื้องหน้าเมื่อนักวิจัยค้นพบว่าไฮโดรเจนซัลไฟด์มี T c ที่ 203 K เมื่อบีบอัดให้มีความดัน 150 GPa ผลลัพธ์นี้กระตุ้นให้เกิด
ความสนใจในไฮไดรด์ที่ถูกบีบอัดซึ่งมีธาตุหายากหรือแอกทิไนด์
ทีมอิสระสองทีมนำโดย รัสเซล เฮมลีย์จากมหาวิทยาลัยจอร์จ วอชิงตัน ในสหรัฐอเมริกา และ หยานหมิ ง หม่าจากมหาวิทยาลัยจี้หลินในจีนใช้การคำนวณโดยใช้กลศาสตร์ควอนตัม คาดการณ์ในปี 2560 ว่าแลนทานัมไฮไดรด์ (LaH 10 ) อาจเป็นตัวนำยิ่งยวด ทีมงานของ Hemley ได้ สังเคราะห์วัสดุดังกล่าว และในเดือนพฤษภาคม 2018 ได้รายงานการวัดค่าการนำไฟฟ้าโดยตรงโดยระบุ T c ที่ 260 K ที่ 180–200 GPa โดย โพสต์บทความเกี่ยวกับ arXiv ในเดือนสิงหาคม 2018 ซึ่งเผยแพร่ใน Physical Review Letters ทีมงานได้รายงานการวัดเพิ่มเติมที่แสดงT cมากถึง 280 K ในบางตัวอย่างในเดือนสิงหาคม 2018 ที่การประชุม Boston ACS ทีมแยกที่นำโดยMikhail Eremetsที่สถาบัน Max Planck สำหรับเคมีในเยอรมนีรายงาน T c ที่ 250 K สำหรับแลนทานัมไฮไดรด์สังเคราะห์ที่ความดันประมาณ 170 GPa ในงานที่โพสต์บน arXiv ในเดือนธันวาคม 2018และตีพิมพ์ในภายหลัง ในNature
คลาสของตัวนำยิ่งยวดที่ยังไม่ได้สำรวจในปัจจุบัน
ตอนนี้ Yanming Ma และเพื่อนร่วมงานที่State Key Laboratory of Superhard Materials, College of Physics, Jilin University , China ได้ประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์ superhydride ชนิดใหม่ทั้งหมดซึ่งประกอบด้วยโลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ แทนที่จะเป็นโลหะหายากหรือ แอคติไนด์ การค้นพบนี้ “เปิดประตูสู่ชั้นของตัวนำยิ่งยวดที่ยังไม่ได้สำรวจ” นักวิจัยกล่าว
แม้ว่า CaH 6ถูกคาดการณ์ไว้เป็นครั้งแรกว่าเป็นตัวนำยิ่งยวดเมื่อทศวรรษที่แล้ว แต่ก็พิสูจน์ได้ยากที่จะสังเคราะห์เพราะแคลเซียมและไฮโดรเจนมีปฏิกิริยาสูง เมื่อนำองค์ประกอบทั้งสองมารวมกันที่แรงดันต่ำ ผลลัพธ์มักจะเป็นไฮไดรด์ที่มีปริมาณไฮโดรเจนต่ำอย่างไม่พึงปรารถนา
ในงานใหม่นี้ Ma และเพื่อนร่วมงานเอาชนะปัญหานี้
โดยใช้แอมโมเนียบอเรน (BH 3 NH 3 ) เป็นแหล่งไฮโดรเจน สิ่งนี้ทำให้พวกเขาสังเคราะห์ CaH 6ผ่านปฏิกิริยาโดยตรงระหว่าง Ca และ H 2ที่อุณหภูมิและความดันสูง
ความเป็นตัวนำยิ่งยวดปรากฏในเฟสไฮไดรด์ใหม่
“เราใช้วิธีการบรรจุตัวอย่างพิเศษในการสังเคราะห์วัสดุที่เกือบ 200 GPa และอุณหภูมิ 2,000 K ในเซลล์ทั่งเพชรที่มีไมโครอิเล็กโทรดที่เราติดตั้งอย่างระมัดระวังบนปลายของทั่งสำหรับการวัดค่าการนำไฟฟ้าในภายหลัง” สมาชิกในทีม Hongbo Wang อธิบาย
“การสูญเสียความต้านทานอย่างมากคล้ายกับการเปลี่ยนแปลงของตัวนำยิ่งยวดอื่น ๆ ที่เราได้ศึกษามาก่อนหน้านี้ภายใต้แรงกดดัน” เขากล่าว กับ Physics World “และเราได้ทำซ้ำผลลัพธ์หลายครั้ง”
ตามที่นักวิจัยกล่าวว่างานใหม่ของพวกเขาจะช่วยให้เราเข้าใจถึงความเป็นตัวนำยิ่งยวดและอาจนำไปสู่ superhydrides ที่มีแคลเซียมเป็นส่วนประกอบใหม่ ขณะนี้ทีมกำลังยุ่งอยู่กับการสำรวจการประพันธ์เพลงที่หลากหลายขึ้นโดยพิจารณาจากการคำนวณของตนเองและของกลุ่มอื่นๆ “เราเชื่อว่าระบบนี้เป็นเพียงหนึ่งในซุปเปอร์ไฮไดรด์จำนวนมาก โดยมีค่า Tcสูงกว่า ” Wangกล่าว
เมื่อเย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ ฮีเลียม-3 เหลวจะกลายเป็นซุปเปอร์ฟลูอิด ซึ่งต่ำกว่าความเร็ววิกฤตบางอย่าง สามารถไหลได้โดยไม่สูญเสียพลังงานจลน์ใดๆ ผลกระทบเกิดขึ้นเพราะที่อุณหภูมิต่ำมาก อะตอมของฮีเลียม-3 ซึ่งเป็นเฟอร์มิออน สามารถสร้างคู่ของคูเปอร์ได้ คู่เหล่านี้เป็นโบซอน ซึ่งหมายความว่าฮีเลียม-3 สามารถกลายเป็นซุปเปอร์ฟลูอิดได้
นักฟิสิกส์รู้สึกทึ่งกับพลวัตของซุปเปอร์ฟลูอิดฮีเลียม-3 ที่ความเร็วการไหลสูง ที่นี่ความผันผวนของความร้อนทำลายคู่คูเปอร์เพื่อสร้างอนุภาคควอซิพิเคิลที่แพร่กระจายผ่านซุปเปอร์ฟลูอิด โครงสร้างเหล่านี้ไม่สามารถดำรงอยู่ได้ภายในช่วงพลังงานที่แน่นอน ซึ่งสามารถป้องกันไม่ให้เข้าสู่บางภูมิภาคของ superfluid เมื่ออนุภาคควอซิพิเคิลเข้าใกล้พื้นที่เหล่านี้ พวกมันจะดักจับคู่หูเพื่อสร้างคู่คูเปอร์ โดยทิ้งอนุภาคควอซิเพิลที่เรียกว่ารู ซึ่งแพร่กระจายไปในทิศทางตรงกันข้าม – กระบวนการที่เรียกว่า “การสะท้อนของแอนดรีฟ” บาคาร่าเว็บตรง
