Giro tenperaturan funtzionatzen duen supereroalearen bila

2014ko abenduan DIPCko ikertzailea den Ion Errea fisikariak eta haren lankideek sorpresa bat izan zuten hainbat esperimentu egin ondoren. Tenperatura oso altuko supereroale bat aurkitu zuten fisikariek, azido sulfhidrikoa presiopean jarrita. Orain, presio altuko hidrogeno sulfuroan aurkitutako supereroankortasun errekorra hura nola sortzen den azaltzeko gai izan dira UPV/EHUko ikertzaileak.
Irudia: Nitrogeno likidoarekin hoztutako tenperatura altuko supereroale bat iman egonkor sorta baten gainean lebitatzen. (Argazkia: Henry Mühlpfordt)

Irudia: Nitrogeno likidoarekin hoztutako tenperatura altuko supereroale bat iman egonkor sorta baten gainean lebitatzen. (Argazkia: Henry Mühlpfordt)

Supereroankortasuna, zenbait materialek duten propietate bat da, kasu gehienetan oso tenperatura baxuetan ematen dena. Propietate hori dela eta, material hauek elektroien mugimenduari kontra egiteari uzten diote, hots, ez diete erresistentziarik jartzen korronte elektrikoa pasatzeari. Supereroankortasunaren ondorio interesgarrienetako bat da (teknologikoki potentzial handia duena): korronte elektrikoei erresistentziarik ez jartzean ez dela energiarik galtzen bero modura eta efizientzia energetikoa nabarmen handitzen dela.

Beste aplikazio posible bat, supereroaleek dituzten propietate magnetikoetan aurkitzen dugu, hara nola lebitazio magnetikoa ahalbidetzen duena, dagoeneko tren magnetiko prototipoetan jada erabilia. Baina benetako aplikazioetan erabilia izateko supereroankortasunak duen arazoa da material bat supereroale bihurtzen den tenperatura, supereroankortasun tenperatura kritikoa deritzona, izugarri baxua dela da. Horretxegatik dago hainbeste interes eta jartzen ari da hainbeste esfortzu giro tenperaturan supereroale den material bat aurkitzeko.

Supereroankortasuna giro tenperaturan lortzea zientzialarien helburu bilatuenen artean dago, baina lortzea asko kostatzen ari da. Zenbait kobre oxidoetan tenperatura altuko supereroankortasunaren aurkikuntzak orain jada hiru dekada itxaropen asko sortu izan zituen arren, egia esan orain gutxi arte esperimentalki ezagutzen zen supereroankortasun tenperatura kritiko altuena 164 Kelvinekoa zen, -110 ºC besterik ez hain zuzen ere. Duela gutxi ezagutu den batean, presio altuko hidrogeno sulfuroan supereroankortasuna -83 ºC-tara (190 K-etara) aurkitu dutela aldarrikatu dute, oraindaino zeuden errekor guztiak gaindituz. Eta, DIPCko ikertzaile batek, Ion Erreak eta haren kolaboratzaileek supereroankortasun errekor horren jatorria zein den azaldu dute Physical Review Letters aldizkarian.

Hidrogeno sulfuroa (H2S), azido sulfidriko bezala ere ezaguna, kondizio normaletan, presio atmosferikoan eta giro tenperaturan, gasa da. Oso sukoia, toxikoa eta arrautza ustelen kirats bereizgarria duena. Ur termaletan, gas naturalean, gas bolkanikoetan eta beste hainbat lekuetan aurkitzen den konposatu arrunta da. Gas honetan supereroankortasun errekorra zela eta, Ion Erreak eta haren taldekideek egin zuten lehen planteamendua izan zen, H2S-ren egonkortasuna eta deskonposaketa presio altuetan zein izan zitekeen aztertzea. Ondorioz, ikusi zuten, nahiz eta kondizio normaletan egonkorra den, presio altuetan HS2 eta H3S konposatuetan zatitzen zela.

Ion Erreak zera azaltzen du “HS2-ren kasuan supereroale izatearen trantsizioa 30 bat Kelvinetara, -243 ºC-etara ematen den bitartean, hau da, esperimentuan ikusi duten baloretik oso urrun, H3S konposatua egitura kubiko batekin kristalizatzen da. Egitura honetan elektroi eta bibrazioen arteko elkarrekintza handi bat agertzen da eta hauxe izan liteke aurkitutako supereroankortasun tenperatura kritiko hain altuaren kausa”. Egindako kalkulu teorikoek erakusten dute, tenperatura kritiko altua soilik azaldu daitekeela efektu ez-harmonikoak sartuz H3S-ren kristal sarea osatzen duten nukleoen bibrazioen deskribapena egiterakoan.

Ikertzaileari buruz:

Ion Errea Donostian jaio zen 1984. urtean eta Fisikan lizentziatu zen 2007. urtean. “Presioak elementu eta aleazio sinpleetan induzitutako konplexutasunaren azterketa lehen-printzipioetan oinarritutako kalkuluen bidez” doktorego-tesia garatu zuen Donostia Internacional Physics Centerren (DIPC) eta UPV/EHUko Materia Kondentsatuaren Fisika Sailean Aitor Bergara eta Vyacheslav Silkin fisikarien zuzendaritzapean. 2011. urtean doktore titulua lortu zuen.

Ondoren, Parisko Université Pierre et Marie Curie-ko Institut de Minéralogie et de Physique des Millieux Condensés (IMPMC) zentroan aritu zen ikertzen bi urtez, Francesco Mauri eta Matteo Calandra ikertzaileen ikerketa-taldean. 2014an DIPCra bueltatu zen haren doktorego osteko ikerketa lanarekin jarraitzeko

Erreferentzia bibliografikoa:
Ion Errea, Matteo Calandra, Chris J. Pickard, Joseph Nelson, Richard J. Needs, Yinwei Li, Hanyu Liu, Yunwei Zhang, Yanming Ma and Francesco Mauri. “High-pressure hydrogen sulfide from first principles: A strongly anharmonic phonon-mediated superconductor”, Physical Review Letters 2015, 114, 157004 (online argitaratua: 2015/04/16). DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.157004

Iturria:
UPV/EHUko komunikazio bulegoa: Supereroale Errekorraren sekretuak argitzen.

Iruzkin 1

Eman iritzia

Zientzia KaieraZientzia Kaiera

Norteko Ferrokarrila irratsaioan Ion Errea fisikariak egin duten lanaren nondik norakoak eta xehetasunak azaldu zituen ere: Supereroaleen ametsa.

Bestalde, supereroaleen propietateak ezagutzeko Aitor Bergara fisikariak esaten duena entzutea gomendatzen dizuegu. Zientzialari bideo laburrean argi eta erraz azaltzen ditu supereroaleak zer diren.

Eman iritzia

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>