In un passo successivo critico verso la superconduttività a temperatura ambiente a pressione ambiente, Paolo Chu, Direttore fondatore e Chief Scientist presso il Texas Center for Superconductivity presso l'Università di Houston (T _C SUH), Liangzi Deng, ricercatore assistente professore di fisica presso T _C SUH, e i loro colleghi di T _C SUH ha concepito e sviluppato una tecnica di spegnimento a pressione (PQ) che mantiene l'elevata temperatura di transizione (T _C ) anche dopo la rimozione della pressione applicata che genera questa fase.

Pengcheng Dai, professore di fisica e astronomia alla Rice University e il suo gruppo, e Yanming Ma, Preside della Facoltà di Fisica dell'Università di Jilin, e il suo gruppo ha contribuito a dimostrare con successo la possibilità della tecnica di spegnimento a pressione in un superconduttore modello ad alta temperatura, seleniuro di ferro (FeSe). I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

"Abbiamo derivato il metodo di spegnimento a pressione dalla formazione del diamante artificiale di Francis Bundy dalla grafite nel 1955 e da altri composti metastabili, " ha detto Chu. "La grafite si trasforma in un diamante se sottoposta ad alta pressione ad alte temperature. Successivo raffreddamento rapido della pressione, o rimozione della pressione, lascia intatta la fase di diamante senza pressione."

Chu e il suo team hanno applicato lo stesso concetto a un materiale superconduttore con risultati promettenti.

"Il seleniuro di ferro è considerato un semplice superconduttore ad alta temperatura con una temperatura di transizione (T _C ) per la transizione a uno stato superconduttivo a 9 Kelvin (K) a pressione ambiente, " disse Chu.

"Quando abbiamo fatto pressione, il T _C aumentato a ~ 40 K, più che quadruplicando quello a temperatura ambiente, permettendoci di distinguere inequivocabilmente la fase PQ superconduttiva dalla fase non-PQ originale. Abbiamo quindi cercato di mantenere la fase superconduttiva potenziata ad alta pressione dopo aver rimosso la pressione utilizzando il metodo PQ, e si scopre che possiamo."

Il successo del Dr. Chu e colleghi avvicina gli scienziati alla realizzazione del sogno della superconduttività a temperatura ambiente a pressione ambiente, recentemente riportato negli idruri solo a pressioni estremamente elevate.

La superconduttività è un fenomeno scoperto nel 1911 da Heike Kamerlingh Onnes raffreddando il mercurio al di sotto della sua transizione T _C di 4,2 K, ottenibile con l'ausilio di elio liquido, che è raro e costoso. Il fenomeno è profondo a causa della capacità del superconduttore di esibire resistenza zero quando l'elettricità si muove attraverso un filo superconduttore e la sua espulsione del campo magnetico generato da un magnete. Successivamente, il suo vasto potenziale nei settori dell'energia e dei trasporti è stato immediatamente riconosciuto.

Per far funzionare un dispositivo superconduttore, bisogna raffreddarlo al di sotto della sua T _C , che richiede energia. Più alto è il T _C , meno energia necessaria. Perciò, alzando la T _C con l'obiettivo finale di una temperatura ambiente di 300 K è stata la forza trainante per gli scienziati nella ricerca sulla superconduttività sin dalla sua scoperta.

A dispetto dell'allora prevalente convinzione che T _C non poteva superare gli anni '30 K, Paolo Chu, e colleghi hanno scoperto la superconduttività in una nuova famiglia di composti a 93 K nel 1987, realizzabile con il mero utilizzo del poco costoso, refrigerante industriale economico di azoto liquido. il T _C è stato continuamente aumentato a 164 K da Chu et al. e altri successivi gruppi di scienziati. Recentemente un T _C di 287 K è stato ottenuto da Dias et al. della Rochester University in carbonio-idrogeno-solfuro sotto 267 gigapascal (GPa).

In breve, l'avanzamento di T _C a temperatura ambiente è davvero a portata di mano. Ma per il futuro sviluppo scientifico e tecnologico degli idruri, è necessaria la caratterizzazione dei materiali e la fabbricazione di dispositivi a pressione ambiente.

"Il nostro metodo ci permette di rendere il materiale superconduttore con T . più alti _C senza pressione. Ci consente persino di mantenere a temperatura ambiente la fase non superconduttiva che esiste solo in FeSe sopra 8 GPa. Non c'è motivo per cui la tecnica non possa essere ugualmente applicata agli idruri che hanno mostrato segni di superconduttività con un T _C si avvicina alla temperatura ambiente."

Il risultato avvicina la comunità accademica alla superconduttività a temperatura ambiente (RTS) senza pressione, il che significherebbe applicazioni pratiche onnipresenti per i superconduttori dal campo medico, attraverso la trasmissione di energia e lo stoccaggio al trasporto, con impatti ogni volta che viene utilizzata l'elettricità.

Superconduttività come mezzo per migliorare la produzione di energia, l'archiviazione e la trasmissione non sono un'idea nuova, ma sono necessarie ulteriori ricerche e sviluppi per diffondersi prima che la superconduttività a temperatura ambiente diventi una realtà. La capacità di resistenza elettrica zero significa che l'energia può essere generata, trasmessi e archiviati senza perdite:un enorme vantaggio a basso costo. Però, la tecnologia attuale richiede che il dispositivo superconduttore sia mantenuto a temperature molto basse per mantenere il suo stato unico, che richiede ancora energia aggiuntiva come costo generale, per non parlare del potenziale rischio di guasto accidentale del sistema di raffreddamento. Quindi, un superconduttore RTS senza ulteriore pressione per sostenere le sue proprietà benefiche è una necessità per andare avanti con applicazioni più pratiche.

Le proprietà della superconduttività stanno anche aprendo la strada a un concorrente del famoso treno proiettile visto in tutta l'Asia orientale:un treno a levitazione magnetica. Abbreviazione di "levitazione magnetica, " il primo treno maglev costruito a Shanghai nel 2004 ha ampliato con successo l'utilizzo in Giappone e Corea del Sud ed è in esame per operazioni commerciali negli Stati Uniti. A velocità massime di 375 miglia all'ora, i voli cross country vedono un veloce concorrente nel treno a levitazione magnetica. Un superconduttore a temperatura ambiente potrebbe aiutare Elon Musk a realizzare il suo sogno di un "hyperloop" per viaggiare a una velocità di 1000 miglia all'ora.

Questa implementazione di successo della tecnica PQ sui superconduttori a temperatura ambiente discussa nell'articolo di Chu e Deng è fondamentale per rendere possibili i superconduttori per applicazioni pratiche onnipresenti.

Ora l'enigma dell'RTS a pressione ambiente è ancora più vicino a essere risolto.