p Pesquisadores da North Carolina State University aumentaram significativamente a temperatura na qual os materiais à base de carbono agem como supercondutores, usando um romance, material Q-carbono dopado com boro. p O recorde anterior de supercondutividade em diamantes dopados com boro era de 11 Kelvin, ou 439,60 graus Fahrenheit negativos. Verificou-se que o carbono Q dopado com boro é supercondutor de 37K a 57K, que é menos 356,80 graus F.

p "Ir de 11K para 57K é um grande salto para a supercondutividade BCS convencional, "diz Jay Narayan, John C. Fan Distinguished Chair Professor of Materials Science and Engineering na NC State e autor sênior de dois artigos que descrevem o trabalho. BCS refere-se à teoria da supercondutividade de Bardeen-Cooper-Schrieffer.

p Materiais condutores regulares conduzem eletricidade, mas muita dessa energia é perdida durante a transmissão. Os supercondutores podem lidar com correntes muito mais altas por centímetro quadrado e praticamente não perder energia com a transmissão. Contudo, supercondutores só têm essas propriedades desejáveis ​​em baixas temperaturas. Identificar maneiras de alcançar a supercondutividade em temperaturas mais altas - sem aplicar alta pressão - é uma área ativa da pesquisa de materiais.

p Para fazer o carbono Q dopado com boro, os pesquisadores revestem um substrato com uma mistura de carbono amorfo e boro. A mistura é então atingida com um único pulso de laser com duração de apenas alguns nanossegundos. Durante este pulso, a temperatura do carbono é elevada para 4, 000 Kelvin e depois rapidamente extinto.

p "Ao incorporar boro ao carbono Q, eliminamos as propriedades ferromagnéticas do material e damos a ele propriedades supercondutoras, "Narayan diz." Até agora, cada vez que aumentamos a quantidade de boro, a temperatura na qual o material retém suas propriedades supercondutoras aumentou.

p "Este processo aumenta a densidade de estados de portadores próximos ao nível de Fermi, "em relação ao diamante dopado com boro, Narayan diz.

p "O avanço dos materiais aqui é que este processo permite uma concentração de boro em um material de carbono que é muito maior do que seria possível usando os métodos de equilíbrio existentes, como deposição de vapor químico, "Narayan diz." Usando métodos de equilíbrio, você só pode incorporar boro ao carbono Q em 2 por cento atômico - dois em cada 100 átomos. Usando nosso baseado em laser, processo de desequilíbrio, atingimos níveis de até 27 por cento atômicos. "

p Essa concentração mais alta de boro é o que dá ao material suas características de supercondutividade em uma temperatura mais alta.

p "O Oak Ridge National Laboratory confirmou nossas descobertas sobre maior densidade de estados usando espectroscopia de perda de energia de elétrons, "Narayan diz.

p “Pretendemos otimizar o material para aumentar a temperatura em que é supercondutor, "Narayan diz." Esta descoberta na supercondutividade de alta temperatura do carbono Q é cientificamente excitante com um caminho para a supercondutividade à temperatura ambiente em romance fortemente ligado, materiais de massa leve. A supercondutividade em carbono Q tem um significado especial para aplicações práticas, como é transparente, superduro e resistente, Bio-compatível, resistente à erosão e corrosão. Nada disso existe hoje.

p "Já existem sistemas de refrigeração de hélio de ciclo fechado projetados para uso com supercondutores que podem atingir facilmente temperaturas tão baixas quanto 10K, "Narayan diz." O carbono Q dopado com B pode lidar com até 43 milhões de amperes por centímetro quadrado a 21K na presença de um campo magnético de dois Tesla. Uma vez que demonstramos supercondutividade em 57K, isso significa que o carbono Q dopado já é viável para aplicações. "

p O artigo mais recente, "Um novo supercondutor à base de carbono de alta temperatura:carbono-Q dopado com B, "é publicado no Journal of Applied Physics . Um artigo anterior, "Supercondutividade de alta temperatura em Q-Carbono dopado com boro, "é publicado no jornal ACS Nano .