Kolhaltig svavelhydrid
| Identifieringsegenskaper | |
|---|---|
| _ | |
| CH 8 S _ | |
| Molar massa | 52,14 g·mol -1 |
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|
Kolhaltig svavelhydrid är en påstådd rumstemperatur supraledare som tillkännagavs i oktober 2020. Materialet påstås ha en maximal supraledande övergångstemperatur på 15 °C (59 °F) vid ett tryck på 267 gigapascal (GPa), även om giltigheten är giltig. av påståendet har mött kritik. I september 2022 drogs artikeln tillbaka av Nature journals redaktion på grund av en icke-standardiserad, användardefinierad dataanalys som ifrågasätter den vetenskapliga giltigheten av påståendet.
267 GPa motsvarar ett tryck motsvarande tre fjärdedelar av trycket i jordens centrum. Materialet är en okarakteriserad ternär polyhydridförening av kol , svavel och väte med en kemisk formel som tros vara CSH 8 . Mätningar under extremt tryck är svåra, och i synnerhet är elementen för lätta för en röntgenbestämning av kristallstrukturen ( röntgenkristallografi) . Detta skulle vara den närmaste rumstemperatur som uppnåddes för en supraledare, med en start nästan 30 °C högre än den för den tidigare rekordhållaren.
Bakgrund
Före 1911 uppvisade alla kända elektriska ledare elektriskt motstånd , på grund av kollisioner av laddningsbäraren med atomer i materialet. Forskare upptäckte att i vissa material vid låga temperaturer interagerar laddningsbärarna med fononer i materialet och bildar Cooper-par , som beskrivs av BCS-teorin . Denna process resulterar i bildandet av en supraledare , med noll elektriskt motstånd. Under övergången till det supraledande tillståndet drivs de magnetiska fältlinjerna ut från materialets inre, vilket möjliggör möjligheten till magnetisk levitation . Effekten har historiskt sett varit känd för att endast inträffa vid låga temperaturer, men forskare har ägnat decennier åt att försöka hitta ett material som kan fungera vid rumstemperatur.
Syntes
Materialet är en ternär polyhydridförening av kol , svavel och väte med en kemisk formel som tros vara CSH 8 . Från och med oktober 2020 förblir materialets molekylära struktur okarakteriserad, eftersom extrema tryck och de lätta element som används är olämpliga för de flesta mätningar, såsom röntgenbestämning. Materialet syntetiseras genom att komprimera metan (CH 4 ), vätesulfid (H 2 S) och väte (H 2 ) i en diamantstädcell och belysa med en 532 nm grön laser. En utgångsförening av kol och svavel syntetiseras med ett molförhållande på 1:1 , formas till kulor som är mindre än fem mikrometer i diameter och placeras i en diamantstädcell . Vätgas tillsätts sedan och systemet komprimeras till 4,0 GPa och belyses med en 532-nm laser under flera timmar. Det rapporterades att kristallen inte är stabil under 10 GPa och kan förstöras om den lämnas i rumstemperatur över natten. Forskning om materialet pågår och från och med januari 2022 upptäckte de genom att använda den minimala hoppningsstrukturförutsägelsemetoden kopplad till det GPU-accelererade siriusbiblioteket, att endast 24 stökiometrier är gynnsamma mot elementär nedbrytning, och alla är koldopade H3S kristaller. Frånvaron av van Hove-singulariteter eller liknande toppar i den elektroniska tätheten av tillstånd med mer än 3000 kandidatfaser utesluter konventionell supraledning i CSH vid rumstemperatur.
Superledning
Den 14 oktober 2020 publicerades en artikel som hävdade att kolhaltig svavelhydrid är världens första rumstemperatursupraledare . Rapporten fick stor mediebevakning. Ett supraledande tillstånd hävdades vid temperaturer så höga som 15 °C (59 °F). Detta skulle sätta ett nytt rekord för supraledning vid hög temperatur , med en övergångstemperatur nästan 30 °C (54 °F) högre än den tidigare rekordhållaren. Med en rapporterad supraledande övergång på 15 °C skulle det vara det första kända materialet som inte behöver kylas för att gå in i en supraledande fas. Trots de enorma framstegen kan det påstådda supraledande tillståndet observeras endast vid det mycket höga trycket på 267 GPa (38,7 miljoner psi), vilket är ungefär en miljon gånger högre än trycket i ett typiskt bildäck.
Den högsta rapporterade supraledande övergångstemperaturen var 287,7 ± 1,2 K (14,6 ± 1,2 °C; 58,2 ± 2,2 °F) vid ett tryck av 267 ± 10 GPa (38,7 ± 1,5 miljoner psi). Materialet testades vid flera lägre tryck, och det rapporterades att vid 138 ± 7 GPa (20,0 ± 1,0 miljoner psi) sänks övergångstemperaturen till 147 K (−126 °C; −195 °F). Dessutom, som förväntat av BCS-teorin , rapporterades en märkbar minskning av övergångstemperaturen när ett externt magnetfält appliceras. Forskarna rapporterade att övergångstemperaturen sänktes med 22 K (40 °F) i ett nio teslas magnetfält vid ett tryck på 267 GPa.
Den 26 september 2022 drogs detta dokument tillbaka.
Supraledning för svavelhydrider utan kol rapporterades första gången 2015.
Kritik
Giltigheten av dessa resultat har ifrågasatts främst av Jorge E. Hirsch såväl som andra. Otillgänglighet av data föranledde en redaktörsanteckning på originaltidningen. Kritiken fokuserar på mätningarna av AC-känslighet som används för att testa supraledningsförmågan eftersom den mer definitiva Meissner-effekten är för svår att observera i experimentens skala; Trots detta har denna effekt uppmätts senare på svavelhydrider utan kol av ett annat team, men dessa resultat har också ifrågasatts.
Den 15 februari 2022 lade Nature till följande redaktörsnotering till artikeln som rapporterar rumstemperatursupraledning i kolhaltig svavelhydrid:
"Redaktörerna för Nature har uppmärksammats på farhågor angående det sätt på vilket uppgifterna i denna tidning har bearbetats och tolkats. Nature arbetar med författarna för att undersöka dessa farhågor och fastställa vilken (om någon) inverkan de kommer att ha på tidningens resultat och slutsatser. Under tiden rekommenderas läsare att vara försiktiga när de använder resultat som rapporteras där."
Den ursprungliga artikeln av Snider et al. drogs slutligen tillbaka av Nature-redaktionen den 26 september 2022 medan författarna till studien fortfarande hävdar dess giltighet.
externa länkar
- Robert Service (26 augusti 2021). "Tack vare lite diamantkrossning kan praktisk supraledning i rumstemperatur vara nära verkligheten. " Vetenskap | AAAS .