व्यवहार्य सुपरकंडक्टिंग सामग्री बनाई गई

रोचेस्टर (एएनआई): रोचेस्टर विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त कम तापमान और दबाव पर एक सुपरकंडक्टिंग सामग्री बनाई है।

मैकेनिकल इंजीनियरिंग और भौतिकी के सहायक प्रोफेसर रंगा डायस के नेतृत्व वाली एक टीम के मुताबिक, "इस सामग्री के साथ, परिवेश सुपरकंडक्टिविटी और लागू प्रौद्योगिकियों की सुबह आ गई है।" नेचर में एक पेपर में, शोधकर्ताओं ने एक नाइट्रोजन-डोप्ड लुटेटियम हाइड्राइड (NDLH) का वर्णन किया है जो 69 डिग्री फ़ारेनहाइट और 10 किलोबार (1,45,000 पाउंड प्रति वर्ग इंच, या साई) के दबाव में सुपरकंडक्टिविटी प्रदर्शित करता है।

हालांकि 1,45,000 पीएसआई अभी भी असाधारण रूप से उच्च लग सकता है (समुद्र स्तर पर दबाव लगभग 15 पीएसआई है), चिप निर्माण में नियमित रूप से उपयोग की जाने वाली स्ट्रेन इंजीनियरिंग तकनीक, उदाहरण के लिए, आंतरिक रासायनिक दबावों द्वारा एक साथ रखी गई सामग्रियों को शामिल करना जो कि और भी अधिक हैं।

वैज्ञानिक एक सदी से भी अधिक समय से संघनित पदार्थ भौतिकी में इस सफलता का अनुसरण कर रहे हैं। सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों में दो प्रमुख गुण होते हैं: विद्युत प्रतिरोध गायब हो जाता है, और जो चुंबकीय क्षेत्र निष्कासित होते हैं वे सुपरकंडक्टिंग सामग्री के चारों ओर से गुजरते हैं। ऐसी सामग्री सक्षम कर सकती है:

पावर ग्रिड जो 200 मिलियन मेगावाट घंटे (MWh) ऊर्जा के नुकसान के बिना बिजली संचारित करते हैं जो अब तारों में प्रतिरोध के कारण होता है।

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इससे पहले, डायस टीम ने प्रकृति और भौतिक समीक्षा पत्रों में कागजात में क्रमशः 58 डिग्री फ़ारेनहाइट / 39 मिलियन साई और 12 डिग्री फ़ारेनहाइट / 26 मिलियन साई पर सुपरकंडक्टिंग - दो सामग्रियों - कार्बोनेसियस सल्फर हाइड्राइड और यट्रियम सुपर हाइड्राइड बनाने की सूचना दी थी।

नई खोज के महत्व को देखते हुए, डायस और उनकी टीम ने अपने शोध का दस्तावेजीकरण करने और पिछले नेचर पेपर के मद्देनजर विकसित आलोचनाओं को दूर करने के लिए असामान्य लंबाई तक गए, जिसके कारण पत्रिका के संपादकों ने इसे वापस ले लिया। डायस कहते हैं, पिछले पेपर को नए डेटा के साथ नेचर को फिर से सबमिट किया गया है जो पहले के काम को मान्य करता है। नया डेटा प्रयोगशाला के बाहर आर्गन और ब्रुकहैवन राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं में वैज्ञानिकों के दर्शकों के सामने एकत्र किया गया था, जिन्होंने सुपरकंडक्टिंग संक्रमण को लाइव देखा था। नए पेपर के साथ भी कुछ ऐसा ही तरीका अपनाया गया है।

डायस की प्रयोगशाला में पांच स्नातक छात्र - नाथन डेसेनब्रॉक-गैमन, इलियट स्नाइडर, रेमंड मैकब्राइड, हिरण्य पासन और डायलन दुर्की - सह-प्रमुख लेखकों के रूप में सूचीबद्ध हैं। डायस कहते हैं, "समूह में हर कोई प्रयोगों में शामिल था।" "यह वास्तव में एक सामूहिक प्रयास था।"

सुपरकंडक्टिविटी और उससे आगे 'चौंकाने वाला दृश्य परिवर्तन'

दुर्लभ पृथ्वी धातुओं को हाइड्रोजन के साथ जोड़कर, फिर नाइट्रोजन या कार्बन जोड़कर बनाए गए हाइड्राइड्स ने शोधकर्ताओं को हाल के वर्षों में सुपरकंडक्टिंग सामग्री बनाने के लिए एक "कामकाजी नुस्खा" प्रदान किया है। तकनीकी शब्दों में, दुर्लभ पृथ्वी धातु हाइड्राइड क्लैथ्रेट जैसी पिंजरे की संरचना बनाते हैं, जहां दुर्लभ पृथ्वी धातु आयन वाहक दाताओं के रूप में कार्य करते हैं, जो पर्याप्त इलेक्ट्रॉन प्रदान करते हैं जो एच2 अणुओं के पृथक्करण को बढ़ाएंगे। नाइट्रोजन और कार्बन सामग्री को स्थिर करने में मदद करते हैं। निचली पंक्ति: सुपरकंडक्टिविटी होने के लिए कम दबाव की आवश्यकता होती है।

येट्रियम के अलावा, शोधकर्ताओं ने अन्य दुर्लभ पृथ्वी धातुओं का उपयोग किया है। हालाँकि, परिणामी यौगिक तापमान या दबाव पर अतिचालक बन जाते हैं जो अभी भी अनुप्रयोगों के लिए व्यावहारिक नहीं हैं।

तो, इस बार, डायस ने आवर्त सारणी के साथ कहीं और देखा।

डायस कहते हैं, लुटेटियम "कोशिश करने के लिए एक अच्छा उम्मीदवार" जैसा दिखता था। इसने अपने f कक्षीय विन्यास में पूरी तरह से भरे हुए 14 इलेक्ट्रॉनों को अत्यधिक स्थानीयकृत किया है जो फोनन सॉफ्टनिंग को दबाते हैं और परिवेश के तापमान पर सुपरकंडक्टिविटी के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन-फोनन युग्मन में वृद्धि प्रदान करते हैं। "महत्वपूर्ण सवाल यह था कि हम आवश्यक दबाव को कम करने के लिए इसे कैसे स्थिर करने जा रहे हैं? और यहीं से नाइट्रोजन तस्वीर में आई।"

डायस के अनुसार, कार्बन की तरह नाइट्रोजन में एक कठोर परमाणु संरचना होती है, जिसका उपयोग किसी सामग्री के भीतर अधिक स्थिर, पिंजरे जैसी जाली बनाने के लिए किया जा सकता है और यह कम आवृत्ति वाले ऑप्टिकल फोनों को सख्त करता है। यह संरचना कम दबाव पर होने वाली सुपरकंडक्टिविटी के लिए स्थिरता प्रदान करती है।

डायस की टीम ने 99 प्रतिशत हाइड्रोजन और एक प्रतिशत नाइट्रोजन का गैस मिश्रण बनाया, इसे ल्यूटेटियम के शुद्ध नमूने के साथ प्रतिक्रिया कक्ष में रखा, और घटकों को 392 पर दो से तीन दिनों के लिए प्रतिक्रिया करने दिया।