Albisteak

Supereroale Errekorraren sekretuak argitzen

Donostia International Physics Center (DIPC)-eko ikertzaileek, Frantzia, Ingalaterra, Kanada eta Txinako beste batzuekin elkarlanean, kalkulu teoriko batzuei esker, orain arte neurtu den supereroankortasun tenperatura kritikorik altuenaren jatorria argitzea lortu dute.

  • Ikerketa

Lehenengo argitaratze data: 2015/04/16

)

Lan honek, aste honetan bertan fisika arloko aldizkaririk prestigiotsuenetakoan argitaratua, Physical Review Letters, orain hilabete gutxi batzuk presio altuko hidrogeno sulfuroan aurkitutako supereroankortasun errekorra nola sortzen den azaltzen du. Hots, honen jatorria elektroien eta materiala osatzen duten nukleo atomikoen bibrazio ez-harmonikoen arteko elkarrekintzan dagoela erakusten du.

Supereroankortasuna giro tenperaturan lortzea zientzialarien helburu bilatuenetarikoen artean dago, baina lortzea asko kostatzen ari da. Zenbait kobre oxidoetan tenperatura altuko supereroankortasunaren aurkikuntzak orain jada hiru dekada itxaropen asko sortu izan zituen arren, egia esan orain gutxi arte esperimentalki ezagutzen zen supereroankortasun tenperatura kritiko altuena 164 Kelvin-ekoa zen, -110 ºC besterik ez hain zuzen ere.  Berriki aditzera eman den lan batean, presio altuko hidrogeno sulfuroan supereroankortasuna -83 ºC-tara (190 K-etara) aurkitu dutela aldarrikatu dute, oraindaino zeuden errekor guztiak gaindituz. Aste honetan berriz, DIPCko ikertzaile batek, Ion Erreak eta bere kolaboratzaileek, Physical Review Letters aldizkari entzutetsuan argitaratzen den lan teorikoan, supereroankortasun errekor horren jatorria zein den azaltzen dute.

Ikerketa teoriko honen emaitzek erakusten dute, presio altuko hidrogeno sulfuroaren kasuan tenperatura altuko supereroankortasuna ez dela sortzen, kobre oxidoetan gertatzen den bezala, jatorri ezezaguneko akoplo mekanismo batetik, baizik eta elektroiek materialaren egitura kristalinoaren bibrazioekin duten elkarrekintzari esker, tenperatura baxuko ohiko supereroaleen antzera. Lan honek, aldizkariaren editoreak nabarmendua izan dena gainera, tenperatura altuko supereroankortasuna elektroi-bibrazio akoploa duten ohiko supereroaletan aurkitzeko aukera irekitzen du.  

Supereroankortasuna, zenbait materialek duten propietate bat da, kasu gehienetan oso tenperatura baxuetan ematen dena. Propietate hori dela eta, material hauek elektroien mugimenduari kontra egiteari uzten diote, hots, ez diete erresistentziarik jartzen korronte elektrikoa pasatzeari. Supereroankortasunaren ondorio interesgarrienetako bat eta teknologikoki potentzial handia duena zera da, korronte elektrikoei erresistentziarik ez jartzean ez dela energiarik galtzen bero modura eta efizientzia energetikoa nabarmen handitzen dela. Beste aplikazio posible bat, supereroaleek dituzten propietate magnetikoetan aurkitzen dugu, hara nola lebitazio magnetikoa ahalbidetzen duena, dagoeneko tren magnetiko prototipoetan jada erabilia. Baina benetako aplikazioetan erabilia izateko supereroankortasunak duen arazoa hain zuzen ere material bat supereroale bihurtzen den tenperatura, supereroankortasun tenperatura kritikoa deritzona, izugarri baxua dela da. Horrexegatik dago hainbeste interes eta jartzen ari da hainbeste esfortzu giro tenperaturan supereroale den material bat aurkitzeko.

Hidrogeno sulfuroa (H2S), azido sulfidriko bezala ere ezaguna, kondizio normaletan, presio atmosferikoan eta giro tenperaturan, gasa da. Oso sukoia, toxikoa eta arrautza ustelen kirats bereizgarria duena. Ur termaletan, gas naturalean, gas bolkanikoetan eta beste hainbat lekuetan aurkitzen den konposatu arrunta da. Bertan supereroankortasun errekorra ikustearen harira, Errea, DIPCkoa eta kolaboratzaile talde internazional batek, euren buruari egin zioten lehen galdera H2S-ren egonkortasuna eta deskonposaketa presio altuetan zein izan zitekeen aztertzea izan zen. Ikusi zuten, nahiz eta kondizio normaletan egonkorra den, presio altuetan HS2 eta H3S konposatuetan zatitzen zela.  

Ikerketaren autore nagusiak, Ion Erreak zera azaltzen du "HS2-ren kasuan supereroale izatearen trantsizioa 30 bat Kelvinetara, -243 ºC-etara ematen den bitartean, hau da, esperimentuan ikusi duten baloretik oso urrun,  H3S konposatua egitura kubiko batekin kristalizatzen da. Egitura honetan elektroi eta bibrazioen arteko elkarrekintza handi bat agertzen da eta hauxe izan liteke aurkitutako supereroankortasun tenperatura kritiko hain altuaren kausa". Eginiko kalkulu teorikoek erakusten dute horren tenperatura kritiko altua soilik azaldu daitekeela efektu ez-harmonikoak sartuz gero H3S-ren kristal sarea osatzen duten nukleoen bibrazioen deskribapena egiterakoan. Hots, hidrogeno atomo arinen presentziari eta hauek beraien oreka posizioaren inguruan anplitude handiarekin mugitzeari, zor zaie efektu ez-harmonikoen garrantzia kasu honetan.    

Berriki ikusi den tenperatura altuko supereroankortasun errekorra presio altuko hidrogeno sulfuroan eta honen jatorri posiblearen deskribapen teorikoa, giro tenperaturan supereroalea den materiala aurkitzeko amets horretan aurrerapauso txiki bat besterik ez da,  baina pauso bat gehiago ere bada.

 

Argitalpenaren erreferentzia

High-pressure hydrogen sulfide from first principles: A strongly anharmonic phonon-mediated superconductor. Ion Errea, Matteo Calandra, Chris J. Pickard, Joseph Nelson, Richard J. Needs, Yinwei Li, Hanyu Liu, Yunwei Zhang, Yanming Ma and Francesco Mauri.
Physical Review Letters (online argitaratua 16/04/2015).
 

UPV/EHUko KOMUNIKAZIO BULEGOAk
editatutako informazioa