Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Teknologi

Titik kritis untuk meningkatkan superkonduktor – ScienceDaily


Pencarian untuk superkonduktor yang dapat bekerja di bawah kondisi yang tidak terlalu ekstrim dari ratusan derajat di bawah nol atau pada tekanan seperti di dekat pusat bumi adalah pencarian untuk kekuatan baru yang revolusioner – yang dibutuhkan untuk mobil melayang secara magnetis dan sangat efisien. jaringan listrik masa depan.

Tetapi mengembangkan superkonduktor “suhu ruangan” semacam ini adalah prestasi yang belum dicapai ilmu pengetahuan.

Seorang peneliti University of Central Florida, bagaimanapun, sedang bekerja untuk memindahkan tujuan ini lebih dekat ke realisasi, dengan beberapa penelitian terbarunya diterbitkan baru-baru ini di jurnal Fisika Komunikasi – Alam.

Dalam studi tersebut, Yasuyuki Nakajima, asisten profesor di Departemen Fisika UCF, dan rekan penulisnya menunjukkan bahwa mereka dapat melihat lebih dekat apa yang terjadi pada logam “aneh”.

Logam “aneh” ini adalah bahan khusus yang menunjukkan perilaku suhu yang tidak biasa dalam hambatan listrik. Perilaku logam “aneh” ditemukan di banyak superkonduktor suhu tinggi ketika mereka tidak dalam keadaan superkonduktor, yang membuatnya berguna bagi para ilmuwan yang mempelajari bagaimana logam tertentu menjadi superkonduktor suhu tinggi.

Pekerjaan ini penting karena wawasan tentang perilaku kuantum elektron dalam fase logam “aneh” dapat memungkinkan para peneliti untuk memahami mekanisme superkonduktivitas pada suhu yang lebih tinggi.

“Jika kita mengetahui teori untuk menggambarkan perilaku ini, kita mungkin bisa merancang superkonduktor suhu tinggi,” kata Nakajima.

Superkonduktor mendapatkan namanya karena mereka adalah konduktor listrik utama. Tidak seperti konduktor, mereka memiliki hambatan nol, yang, seperti “gesekan” elektronik, menyebabkan listrik kehilangan daya saat mengalir melalui konduktor seperti kawat tembaga atau emas.

Hal ini membuat superkonduktor menjadi bahan impian untuk memasok listrik ke kota-kota karena energi yang dihemat dengan menggunakan kabel bebas hambatan akan sangat besar.

Superkonduktor yang kuat juga dapat mengangkat magnet berat, membuka jalan bagi mobil, kereta api, dan banyak lagi yang secara magnetis dapat melayang secara praktis dan terjangkau.

Untuk mengubah konduktor menjadi superkonduktor, bahan logam harus didinginkan hingga suhu yang sangat rendah untuk menghilangkan semua hambatan listrik, sebuah proses mendadak yang belum dikembangkan oleh teori yang sepenuhnya komprehensif untuk dijelaskan oleh fisika.

Suhu kritis tempat sakelar dibuat sering kali berkisar antara -220 hingga -480 derajat Fahrenheit dan biasanya melibatkan sistem pendingin yang mahal dan rumit yang menggunakan nitrogen cair atau helium.

Beberapa peneliti telah mencapai superkonduktor yang bekerja pada sekitar 59 derajat Fahrenheit, tetapi juga pada tekanan lebih dari 2 juta kali tekanan di permukaan bumi.

Dalam studi tersebut, Nakajima dan para peneliti mampu mengukur dan mengkarakterisasi perilaku elektron dalam keadaan logam “aneh” dari bahan non-superkonduktor, paduan pnictide besi, di dekat titik kritis kuantum di mana elektron beralih dari perilaku individu yang dapat diprediksi menjadi bergerak secara kolektif dalam fluktuasi kuantum-mekanis yang menantang para ilmuwan untuk dijelaskan secara teoritis.

Para peneliti mampu mengukur dan mendeskripsikan perilaku elektron dengan menggunakan campuran logam unik di mana nikel dan kobalt diganti dengan besi dalam proses yang disebut doping, sehingga menciptakan paduan pnictide besi yang tidak superkonduktor hingga -459,63 derajat Fahrenheit, jauh di bawah titik di mana konduktor biasanya menjadi superkonduktor.

“Kami menggunakan paduan, senyawa relatif superkonduktor berbasis besi suhu tinggi, di mana rasio konstituen, besi, kobalt dan nikel dalam hal ini, disetel dengan baik sehingga tidak ada superkonduktivitas bahkan mendekati nol absolut,” Nakajima kata. “Ini memungkinkan kita untuk mengakses titik kritis di mana fluktuasi kuantum mengatur perilaku elektron dan mempelajari bagaimana mereka berperilaku dalam senyawa.”

Mereka menemukan bahwa perilaku elektron tidak dijelaskan oleh prediksi teoretis yang diketahui, tetapi laju hamburan di mana elektron diangkut melintasi material dapat dikaitkan dengan apa yang dikenal sebagai disipasi Planck, batas kecepatan kuantum tentang seberapa cepat materi dapat. energi transportasi.

“Perilaku kritis kuantum yang kami amati sangat tidak biasa dan sangat berbeda dari teori dan eksperimen untuk material kritis kuantum yang diketahui,” kata Nakajima. “Langkah selanjutnya adalah memetakan diagram fase-doping dalam sistem paduan pniktida besi ini.”

“Tujuan utamanya adalah merancang superkonduktor suhu tinggi,” katanya. “Jika kita bisa melakukannya, kita bisa menggunakannya untuk scan pencitraan resonansi magnetik, levitasi magnetik, jaringan listrik, dan banyak lagi, dengan biaya rendah.”

Membuka kunci cara untuk memprediksi perilaku resistensi logam “aneh” tidak hanya akan meningkatkan pengembangan superkonduktor tetapi juga menginformasikan teori di balik fenomena level kuantum lainnya, kata Nakajima.

“Perkembangan teoritis baru-baru ini menunjukkan hubungan mengejutkan antara lubang hitam, gravitasi dan teori informasi kuantum melalui disipasi Planckian,” katanya. “Karenanya, penelitian tentang perilaku logam ‘aneh’ juga menjadi topik hangat dalam konteks ini.”

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney