Em uma próxima etapa crítica em direção à supercondutividade à temperatura ambiente à pressão ambiente, Paul Chu, Diretor fundador e cientista-chefe do Texas Center for Superconductivity da University of Houston (T _c SUH), Liangzi Deng, professor assistente de pesquisa de física na T _c SUH, e seus colegas da T _c SUH concebeu e desenvolveu uma técnica de extinção de pressão (PQ) que retém a alta temperatura de transição aumentada por pressão e / ou induzida por pressão (T _c ) fase mesmo após a remoção da pressão aplicada que gera esta fase.

Pengcheng Dai, professor de física e astronomia na Rice University e seu grupo, e Yanming Ma, Reitor da Faculdade de Física da Universidade de Jilin, e seu grupo contribuiu para demonstrar com sucesso a possibilidade da técnica de têmpera por pressão em um supercondutor modelo de alta temperatura, seleneto de ferro (FeSe). Os resultados foram publicados na revista Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Derivamos o método de têmpera por pressão a partir da formação do diamante artificial por Francis Bundy a partir da grafite em 1955 e de outros compostos metaestáveis, "disse Chu." O grafite se transforma em diamante quando submetido a alta pressão em altas temperaturas. Resfriamento rápido de pressão subsequente, ou remoção de pressão, deixa a fase do diamante intacta sem pressão. "

Chu e sua equipe aplicaram esse mesmo conceito a um material supercondutor com resultados promissores.

"O seleneto de ferro é considerado um supercondutor simples de alta temperatura com uma temperatura de transição (T _c ) para a transição para um estado supercondutivo a 9 Kelvin (K) à pressão ambiente, "disse Chu.

"Quando aplicamos pressão, o T _c aumentou para ~ 40 K, mais do que quadruplicar isso no ambiente, permitindo-nos distinguir inequivocamente a fase PQ supercondutora da fase não-PQ original. Em seguida, tentamos reter a fase supercondutora aprimorada de alta pressão após a remoção da pressão usando o método PQ, e descobrimos que podemos. "

A conquista do Dr. Chu e seus colegas aproxima os cientistas de realizar o sonho da supercondutividade à temperatura ambiente à pressão ambiente, relatado recentemente em hidretos apenas sob pressão extremamente alta.

A supercondutividade é um fenômeno descoberto em 1911 por Heike Kamerlingh Onnes ao resfriar o mercúrio abaixo de sua transição T _c de 4,2 K, atingível com a ajuda de hélio líquido, o que é raro e caro. O fenômeno é profundo devido à capacidade do supercondutor de exibir resistência zero quando a eletricidade se move através de um fio supercondutor e sua expulsão do campo magnético gerado por um ímã. Subseqüentemente, seu vasto potencial nos setores de energia e transporte foi imediatamente reconhecido.

Para operar um dispositivo supercondutor, é preciso resfriá-lo abaixo de seu T _c , que requer energia. Quanto maior o T _c , menos energia é necessária. Portanto, levantando o T _c com o objetivo final de temperatura ambiente de 300 K tem sido a força motriz para os cientistas na pesquisa de supercondutividade desde sua descoberta.

Desafiando a crença então predominante de que T _c não poderia ultrapassar o K 30's, Paul Chu, e colegas descobriram a supercondutividade em uma nova família de compostos a 93 K em 1987, alcançável pelo mero uso de material barato, refrigerante industrial de nitrogênio líquido de baixo custo. O T _c tem sido continuamente aumentado para 164 K por Chu et al. e outros grupos subsequentes de cientistas. Recentemente um T _c de 287 K foi alcançado por Dias et al. da Universidade de Rochester em sulfeto de hidrogênio-carbono sob 267 gigapascal (GPa).

Resumidamente, o avanço de T _c à temperatura ambiente está realmente ao nosso alcance. Mas para o futuro desenvolvimento científico e tecnológico de hidretos, caracterização de materiais e fabricação de dispositivos em pressões ambientais é necessária.

"Nosso método nos permite fazer o material supercondutor com maior T _c sem pressão. Ele até nos permite reter no ambiente a fase não supercondutora que existe apenas em FeSe acima de 8 GPa. Não há razão para que a técnica não possa ser igualmente aplicada aos hidretos que mostraram sinais de supercondutividade com um T _c aproximando-se da temperatura ambiente. "

A conquista aproxima a comunidade acadêmica da supercondutividade à temperatura ambiente (RTS) sem pressão, o que significaria aplicações práticas onipresentes para supercondutores da área médica, através da transmissão de energia e armazenamento para transporte, com impactos sempre que a eletricidade é usada.

Supercondutividade como meio de melhorar a geração de energia, armazenamento e transmissão não é uma ideia nova, mas requer mais pesquisa e desenvolvimento para se espalhar antes que a supercondutividade à temperatura ambiente se torne uma realidade. A capacidade de resistência elétrica zero significa que a energia pode ser gerada, transmitido e armazenado sem perda - uma enorme vantagem de baixo custo. Contudo, a tecnologia atual exige que o dispositivo supercondutor seja mantido em temperaturas extremamente baixas para reter seu estado único, que ainda requer energia adicional como um custo indireto, para não mencionar o perigo potencial de falha acidental do sistema de refrigeração. Portanto, um supercondutor RTS sem pressão extra para sustentar suas propriedades benéficas é uma necessidade para avançar com aplicações mais práticas.

As propriedades da supercondutividade também estão pavimentando o caminho para um concorrente do famoso trem-bala visto em todo o Leste Asiático:um trem maglev. Abreviação de "levitação magnética, "o primeiro trem maglev construído em Xangai em 2004 ampliou o uso com sucesso no Japão e na Coréia do Sul e está sendo considerado para operação comercial nos Estados Unidos. Em velocidades máximas de 375 milhas por hora, voos de cross country vêem um competidor rápido no trem maglev. Um supercondutor em temperatura ambiente poderia ajudar Elon Musk a realizar seu sonho de um "hyperloop" para viajar a uma velocidade de 1.600 quilômetros por hora.

Esta implementação bem-sucedida da técnica PQ em supercondutores de temperatura ambiente discutida no artigo de Chu e Deng é crítica para tornar os supercondutores possíveis para aplicações práticas onipresentes.

Agora, o enigma do RTS à pressão ambiente está ainda mais perto de ser resolvido.