Φυσικοί και μηχανικοί στις ΗΠΑ κατάφεραν για πρώτη φορά να δημιουργήσουν ένα υλικό που επιτρέπει την υπεραγωγιμότητα του ηλεκτρισμού σε συνθήκες θερμοκρασίας δωματίου. Το επίτευγμα, μετά από προσπάθειες δεκαετιών, χαρακτηρίζεται ορόσημο και πιθανώς ανοίγει το δρόμο για μια νέα ενεργειακή επανάσταση, αλλάζοντας στο μέλλον ριζικά τον τρόπο που θα χρησιμοποιούμε το ηλεκτρικό ρεύμα, εξοικονομώντας παράλληλα τεράστιες ποσότητες ενέργειας που σήμερα χάνονται εξαιτίας της πανταχού παρούσας ηλεκτρικής αντίστασης κατά τη μεταφορά του ηλεκτρισμού.
Μια τεράστια ποσότητα ενέργειας χάνεται μέχρι σήμερα λόγω των ηλεκτρικών αντιστάσεων, που επιπλέον δημιουργούν θερμότητα. Στα υπεραγώγιμα υλικά τέτοια απώλεια δεν υπάρχει, ούτε υπερθέρμανσή τους.
Το νέο υλικό (ανθρακούχο υδρίδιο του θείου) εμφανίζει υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασία έως περίπου 15 βαθμών Κελσίου, κάτι που αποτελεί ρεκόρ. Το προηγούμενο ρεκόρ κατείχε από το 2018 ένα υδρίδιο του λανθάνιου (συνδυασμός υδρογόνου και λανθάνιου) που ήταν υπεραγώγιμο στους μείον 13 βαθμούς Κελσίου.
Οι ερευνητές των πανεπιστημίων Ρότσεστερ Νέας Υόρκης και Νεβάδα Λας Βέγκας, με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή φυσικής Ράνγκα Ντίας, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature», δημιούργησαν το νέο πολλά υποσχόμενο υπεραγώγιμο υλικό συμπιέζοντας σε ένα «αμόνι» διαμαντιών υδρογόνο με μόρια άνθρακα και θείου σε πολύ υψηλές πιέσεις (267 gigapascals, 2,6 εκατομμύρια φορές υψηλότερη ατμοσφαιρική πίεση από αυτή στην επιφάνεια της θάλασσας και σχεδόν το 70% της πίεσης στο κέντρο της Γης). Ο περιορισμός αυτός των τόσο υψηλών πιέσεων σημαίνει ότι, προς το παρόν, το νέο υλικό δεν έχει άμεσες πρακτικές εφαρμογές.
Η υπεραγωγιμότητα ανακαλύφθηκε το 1911 από τον Ολλανδό φυσικό Χάικε Κάμερλινγκ Όνες, αλλά μέχρι σήμερα τα υπεραγώγιμα υλικά χρησιμοποιούνται μόνο σε συνθήκες ακραία χαμηλών θερμοκρασιών. Ακόμη και οι καλύτεροι υπεραγωγοί δουλεύουν μόνο κάτω από τους μείον 140 βαθμούς Κελσίου. Ο περιορισμός αυτός έχει περιορίσει τη χρήση αυτών των υλικών και τα έχει καταστήσει πολύ ακριβά.
Τα υπεραγώγιμα υλικά - χωρίς ηλεκτρική αντίσταση - που λειτουργούν σε συνθήκες θερμοκρασίας δωματίου, αποτελούσαν για πάνω από ένα αιώνα ένα από τα «ιερά δισκοπότηρα» της Φυσικής, καθώς, σύμφωνα με τον Ντίας, «τέτοια υλικά μπορούν σίγουρα να αλλάξουν τον κόσμο όπως τον ξέρουμε. Η ανακάλυψη μας ανοίγει το δρόμο για πολλές δυνητικές εφαρμογές».
Ανάμεσα στις πιθανές εφαρμογές της υπεραγωγιμότητας στο μέλλον είναι: δίκτυα ηλεκτρισμού που θα μεταφέρουν το ρεύμα χωρίς απώλειες λόγω των αντιστάσεων στα καλώδια, νέοι τρόποι μεταφορών (π.χ. νέα τεχνολογία προώθησης των μαγνητικά αιωρούμενων πάνω από τις γραμμές τρένων maglev υπερυψηλής ταχύτητας), νέες τεχνικές ιατρικής απεικόνισης και σάρωσης του σώματος, ταχύτερα και πιο αποδοτικά ηλεκτρονικά (π.χ. ταχύτερες μνήμες και επεξεργαστές που δεν θα ζεσταίνονται), καλύτεροι μαγνήτες για τους επιταχυντές σωματιδίων όπως του CERN, αξιοποίηση σε κβαντικούς υπερυπολογιστές κ.α.
«Ζούμε σε μια κοινωνία ημιαγωγών και, με τη νέα τεχνολογία, μπορούμε να γίνουμε μια υπεραγώγιμη κοινωνία, που δεν θα χρειάζεται πια πράγματα όπως οι μπαταρίες», δήλωσε ο φυσικός Ασκάν Σαλαμάτ του Πανεπιστημίου της Νεβάδα.
Η επόμενη μεγάλη πρόκληση που πρέπει να ξεπεραστεί, είναι να δημιουργηθούν υπεραγώγιμα υλικά σε χαμηλότερες πιέσεις, ώστε να είναι πλέον δυνατό να παραχθούν μαζικά και οικονομικά. Οι ερευνητές ήδη δημιούργησαν τη νέα εταιρεία Unearthly Materials για να αναζητήσουν μια εμπορικά αξιοποιήσιμη τεχνολογία.
Σχετικό βίντεο υπάρχει στο YouTube:
Σύνδεσμος για την επιστημονική δημοσίευση:
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2801-z
Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ - ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ :Univ. of Rochester - ΑΠΕ-ΜΠΕ
