[ad_1]
(noticias nanowerk) El hidrógeno (como muchos de nosotros) se comporta de manera extraña bajo presión. La teoría predice que este elemento ligero, abundante y generalmente gaseoso, cuando es aplastado por el peso de más de un millón de veces nuestra atmósfera, primero se convierte en un metal y, lo que es aún más extraño, en un superconductor, un material que conduce la electricidad sin resistencia.
Los científicos han tratado de comprender y, en última instancia, aprovechar los compuestos superconductores ricos en hidrógeno llamados hidruros para aplicaciones prácticas, desde trenes levitantes hasta detectores de partículas. Pero estudiar el comportamiento de estos y otros materiales bajo tensiones enormes y sostenidas está lejos de ser práctico, y medir con precisión ese comportamiento se encuentra entre una pesadilla y una imposibilidad.
Al igual que la calculadora para aritmética y ChatGPT para escribir ensayos de cinco párrafos, los investigadores de Harvard creen que tienen una herramienta fundamental para el espinoso problema de cómo medir y mapear el comportamiento de los superconductores de hidruro a alta presión.
Publicación en Naturaleza (“Imagen del efecto Meissner en superconductores de hidruro usando sensores cuánticos”) informan sobre la integración creativa de sensores cuánticos en un dispositivo estándar de inducción de presión, lo que permite una lectura directa de las propiedades eléctricas y magnéticas del material bajo presión.
![Celda de yunque de diamante](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/id64751_1.jpg)
La innovación surgió de una colaboración de larga data entre el Profesor de Física Norman Yao ’09, Ph.D. ’14 y el profesor de la Universidad de Boston y ex becario postdoctoral de Harvard Christopher Laumann ’03, quienes juntos pasaron de su formación teórica a consideraciones prácticas de medición de alta presión hace varios años.
El método estándar para estudiar hidruros bajo presiones extremas es utilizar un instrumento llamado celda de yunque de diamante, que comprime una pequeña cantidad de material entre dos interfaces de diamante de talla brillante. Para determinar cuándo una muestra ha sido comprimida con tanta fuerza que se vuelve superconductora, los físicos suelen buscar una doble firma: una caída de la resistencia eléctrica a cero, así como la repulsión de un campo magnético cercano, también conocido como efecto Meissner (por ejemplo). por este motivo, uno superconductor cerámico). Cuando se enfría con nitrógeno líquido, flota sobre un imán.
El problema radica en captar estos detalles. Para aplicar la presión requerida, la muestra debe mantenerse en su lugar mediante un sello que distribuya uniformemente la compresión y luego encerrarse en una cámara. Esto dificulta “ver” lo que sucede en el interior. Por lo tanto, los físicos han tenido que utilizar soluciones que involucran múltiples muestras para medir diferentes efectos por separado.
«El campo de los hidruros superconductores ha sido un poco controvertido, en parte porque las técnicas de medición a altas presiones son muy limitadas», dijo Yao. “El problema es que no se puede simplemente poner un sensor o una sonda ahí porque todo está sellado y bajo presiones muy altas. Esto hace que el acceso a la información local dentro de la cámara sea extremadamente difícil. Como resultado, nadie ha observado las firmas duales de la superconductividad en una sola muestra”.
Para resolver el problema, los investigadores diseñaron y probaron una inteligente adaptación: integraron una fina capa de sensores, formada por defectos naturales en la red cristalina atómica del diamante, directamente sobre la superficie del yunque del diamante. Utilizaron estos eficaces sensores cuánticos, llamados centros de vacantes de nitrógeno, para obtener imágenes de áreas dentro de la cámara mientras la muestra está bajo presión y entra en la región superconductora. Para probar su concepto, trabajaron con hidruro de cerio, un material que se sabe que se vuelve superconductor a presiones de alrededor de un millón de atmósferas, lo que los físicos llaman rango de megabares.
La nueva herramienta podría ayudar en este campo no sólo al permitir el descubrimiento de nuevos hidruros superconductores, sino también al proporcionar un acceso más fácil a estas propiedades tan buscadas en materiales existentes para su posterior estudio.
“Puedes imaginarlo, porque ahora estás haciendo algo en una sola [nitrogen vacancy] Si utiliza una celda de yunque de diamante e inmediatamente ve que «esta área ahora es superconductora, esta área no», podría optimizar su síntesis y encontrar una manera de hacer muestras mucho mejores», dijo Laumann.
[ad_2]