De la supraconductivité proche de la température ambiante à haute pression

Il y a 5,5 millions de kilomètres de lignes électriques dans ce pays (USA) et chacune perd de l’énergie en ce moment. Cette perte continue de 2 à 4 % pourrait être réduite ou éliminée si l’on pouvait trouver un conducteur à plus faible résistance.

Depuis la découverte de la supraconductivité en 1911, de nombreux matériaux à résistance nulle ont été mis en évidence en laboratoire. Malheureusement, ces supraconducteurs nécessitent des températures basses. Les progrès vers des supraconducteurs commercialement viables qui fonctionnent à la température ambiante ou proche de celle-ci sont un rêve de la physique, des sciences des matériaux et des technologies énergétiques.

Des scientifiques de l’Université George Washington ont prédit que les superhydrides présenteraient une supraconductivité à des températures proches de la température ambiante en 2017. Ces scientifiques ont maintenant confirmé leur prédiction en laboratoire dans cette nouvelle classe de matériaux. Leurs résultats pourraient constituer une étape importante dans la poursuite de la transmission électrique sans perte de résistance.

La théorie prédit la supraconductivité non refroidie de l’hydrogène métallique – une phase condensée où les noyaux H sont écrasés ensemble dans une bande délocalisée de leurs propres valence d’électrons. Une bande de conduction se trouve énergétiquement juste au-dessus, de sorte que l’hydrogène métallique conduit. En tant que tel, il se comporte comme un métal alcalin, mais aussi comme un supraconducteur à très haute température. On estime que la pression nécessaire pour concevoir ce matériau encore hypothétique est la portée des techniques expérimentales actuelles. Il y a eu des études non confirmées de son observation. Les résultats n’ont pas été reproduits.

Une autre voie connexe dans la recherche de supraconducteurs à température normale se concentre sur les matériaux riches en hydrogène qui pourraient imiter l’hydrogène métallique. Les superhydrures métalliques (MHx x>6) semblaient prometteurs, selon les prévisions du groupe de l’Université George Washington. Ces matériaux sont remplis d’atomes d’hydrogène dans une configuration similaire à leur structure en hydrogène métallique. L’équipe de l’Université George Washington a synthétisé un de ces matériaux l’an dernier – le superhydrure de lanthane – et dans des expériences récentes, elle a découvert qu’il s’agissait en fait d’un supraconducteur.

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Ils ont utilisé une cellule d’enclume de diamant pour créer des spécimens de LaH10 sous des pressions approchant les 2 millions d’atmosphères. La résistance électrique de l’échantillon s’est effondrée ; la supraconductivité a continué presque jusqu’à la température ambiante. Ces mesures concordaient bien avec leur prédiction théorique.

Les progrès vers des supraconducteurs à température plus élevée se poursuivront dans ce laboratoire. Les progrès dans la compréhension de la supraconductivité non refroidie suggéreront de nouvelles directions vers des approches sans pression.

Les résultats devraient ouvrir un nouveau chapitre dans la recherche sur la supraconductivité “, a déclaré M. Hemley. “L’œuvre montre aussi l’importance des’matériaux par conception’ dans la création de nouveaux matériaux.

Credit photo : Russell Hemley/GWU

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