Hírlevél feliratkozás
Torontáli Zoltán
2019. november 10. 07:24 Élet

Hamarosan meglehet az anyag, amit 108 éve keresnek, és biztosan Nobel-díjat ér

Az elmúlt pár hónapban több olyan tudományos közlemény is megjelent, amely új utakat nyitott a kémia egyik legnagyobb, évtizedek óta folyó kutatási versengésében, az első szobahőmérsékleten is szupravezető anyag megalkotásában. A szupravezetés jelenségét már 1911 óta ismerjük: bizonyos anyagok megfelelő körülmények között ellenállás nélkül vezetik az elektromos áramot.

Ez praktikusan azt jelenti, hogy ha sikerülne szupravezetővel összehuzalozni egy berendezést, akkor abban energiaveszteség nélkül folyhatna az áram. Könnyű belátni, hogy az ilyen anyagok alkalmazásának óriási gazdasági jelentősége lenne, valószínűleg teljesen átírna minden számítást az elektromos árammal működő gépeinkkel kapcsolatban.

A probléma azonban, amit ehhez meg kell oldani, nem csekély. Az anyagok ugyanis csak nagyon alacsony hőmérsékleten, általában -200 Celsius-fok alatt és óriási nyomáson produkálják a szupravezetés jelenségét. A cél ezért annak az anyagnak a megtalálása (vagy inkább megalkotása), amely szobahőmérsékleten is szupravezető lehet.

A szobahőmérséklet szó használata mára kicsit félrevezető lett, az áttöréshez ugyanis már bőven elég lenne az is, ha fagypont fölött, azaz a Celsius-skálán pozitív tartományban lenne az anyag – az ipari alkalmazásokat már ez is forradalmasítaná, hiszen fagypont fölötti hőmérséklet tartós biztosítása nem tűnik nagy akadálynak.

Aki ezt az anyagot megalkotja, minden bizonnyal Nobel-díjat kap, ezt manapság legalább annyira jól lehet előre jelezni, mint pár éve a Higgs-bozon kimutatásával kapcsolatban.

Hogy lássuk hol állunk, érdemes egy pillantást vetni a Chemistry World ábrájára, amely azt mutatja, hogy az elmúlt 108 évben melyik anyaggal meddig jutottak a kutatók.

A grafikon vízszintes tengelye az időt, a függőleges tengelye pedig azt a határhőmérsékletet mutatja (Kelvinben), amelynél az adott anyag hirtelen szupravezetővé válik. Látszik, hogy az idő haladtával egyre közelebb kerülünk a célhoz, a 273 Kelvinhez, vagyis a 0 Celsius -okhoz, és az áttörés valószínűleg hamarosan meglesz.

Milyen hőmérsékleten váltak szupravezetőkké az anyagok az elmúlt 108 évben? A cél a 273 Kelvin elérése. Forrás: Chemistry World

A csúcstartó jelenleg a lantán-dekahidrid (LaH10), amelyről 2018 óta tudjuk, hogy már -13,5 Celsius-fokon (és persze az alatt) szupravezető. Apró adalék, hogy mindezt 180 gigapascal nyomáson produkálja, ami körülbelül 1,8 milliószor nagyobb, mint az atmoszférikus nyomás, vagyis az, amely rád is nehezedik a légkör miatt, amikor ezt a cikket olvasod.

A lantán-dekahidridet a chicagói University of Illinois kutatója, Russel Hemley, illetve a vezetése alatt álló csoport alkotta meg. Az ő nevét azért érdemes megjegyezni, mert a végső győzelemre is esélyes versenyzőnek számít.

Egy másik kutató, a moszkvai Szkolkovo Intézetben dolgozó Artyem Oganov augusztusban jelentette be, hogy megvan az ittrium-hexahidrid (YH6) nevű molekula is. Ez azért érdekes, mert az előzetes számítások azt mutatták, hogy az YH6 határhőmérséklete már 273 Kelvin (azaz 0 Celsius-fok) fölött lesz, Oganov azonban csak 224 Kelvinig tudta feltornászni az értéket, 166 gigapascal nyomás mellett.

Pár héttel később egy szintén nagy versenyző, a német Max Planck Intézet mainzi kémiai egységében dolgozó Mihail Jeremec azt közölte, hogy neki megvan az ittrium-nonahidrid (YH9), amely 243 Kelvinen, 237 gigapascal nyomáson szupravezető. Ezzel ő is ott kopogtat a pozitív Celsius-tartomány határán.

Oganov most azt mondja, meg van győződve arról, hogy az ittrium-dekahidridet (YH10) is hamarosan előállítják, vagy ő, vagy Jeremecék Mainzban. Márpedig az előzetes számítások szerint az YH10 már 326 Kelvin, azaz 53 Celsius-foknál szupravezetővé válik, ami azt vetíti előre, hogy bőven meglehet a szobahőmérséklet (még akkor is, ha tudjuk, hogy az előzetes számítások nem teljesen pontosak).

Ezzel elkezdődött a Nobelért folyó hosszú küzdelem utolsó szakasza.

Természetesen ez nem jelenti azt, hogy az YH10 lenne a csodaanyag, amit régóta keresünk. Az eredmény ugyanis várhatóan ismét csak irtózatos nyomáshoz kapcsolva érhető el, ráadásul olyan kísérletekről beszélünk, ahol egy apró gyémánt négy kis „feje” közé préselt, elenyésző mennyiségű anyag keletkezik, amely azonnal el is bomlik. Ám nulla fok fölé jutni ennek ellenére is óriási eredmény lesz, és ez várhatóan meg fogja sokszorozni a további kutatásokra szánt összegeket.

Az YH10 megalkotása meg fogja erősíteni a kutatókat abban, hogy a fémhidridek között kell folytatniuk a keresést, aminek egyébként az az egyszerű oka, hogy a molekulában lévő hidrogének válnak szupravezetőkké.

Ám hogy ne legyen ilyen könnyű a helyzet, a vegyészek azt is feltételezik, hogy a hidrogén mellett csak egy másikfajta atomot tartalmazó – azaz bináris – molekulák lehetőségeit szinte teljesen feltérképezték már, vagyis az ezekkel folytatott további kísérletek könnyen zsákutcába vezethetnek. Esélyesebb jelöltek lehetnek a három különböző atomból felépített molekulák (ternerek), és ezért nagyon érdekes, hogy Janming Ma, a kínai Csilin Egyetem kutatója augusztusban közölt cikket egy olyan terner molekuláról (Li2MgH16), amely már 473 Kelvin, azaz 200 Celsius-fok alatt szupravezetővé vált (250 gigapascal nyomáson). Ezzel Ma jelezte, hogy Kínával is számolni kell a versenyben.

De ez még mindig nem a vége, mert időközben az is világossá vált, hogy a sok hidrogént tartalmazó molekulák vélhetően soha nem lesznek stabilak szobahőmérsékleten, vagyis végső soron a kínai irány sem tökéletes.

Több mint 7 ezer reális kombinációja van a terner hidrideknek, és aki le tudja modellezni, hogy ezek közül melyik lehet a nyerő, majd a laborban elő is tudja állítani, az lesz a végső nyertes.

Élet anyag áram hidrid kutatás Nobel-díj szupravezető Olvasson tovább a kategóriában

Élet

Avatar
2020. augusztus 2. 18:44 Élet

Ha az oktatási egyenlőség a cél, számolni kell a magániskolákkal is

Hiába biztosítja törvény az egyenlő hozzáférést az oktatáshoz, mégsem csökkent jelentősen az oktatási egyenlőtlenség Indiában.

Bucsky Péter
2020. augusztus 2. 07:50 Élet

Még jó pár év, mire elkészülnek a belvárosig érő kerékpáros sztrádák Budapesten

A kerékpáros turisták mellett a mindennap biciklizők is nagy hasznát vehetik a szentendrei, a váci, a balatoni és az érdi kerékpárutak budapesti bekötésének.

Fabók Bálint
2020. augusztus 1. 07:42 Élet

Így szabadulhatunk meg ingyen a szemetünk harmadától Budapesten

Minimális energiabefektetéssel sokat tehetünk a környezetünkért a komposztálással. Összegyűjtöttük, milyen támogatást kaphatunk ehhez a budapesti önkormányzatoktól.

Fontos

Stubnya Bence
2020. július 31. 06:52 Pénz

Erős versenytársa lett az aranynak a járvány alatt

Úgy menekültek a társadalmilag tudatos befektetési eszközökbe a járvány alatt, mint ahogy az aranyba szoktak, és sokan ezek további fellendülésére számítanak.

Kasnyik Márton
2020. július 30. 06:53 Adat

2018 volt az az év, amikor elkezdtek lecsúszni a nyugdíjasok

Most már látszik az adatokban, hogy a nyugdíjakat maguk mögött hagyták az utóbbi években gyorsan emelkedő bérek. Ebből kellemetlen és szinte megoldhatatlan feszültség lehet.

Jandó Zoltán
2020. július 29. 06:51 Közélet

Megmentette Mészárosék milliárdjait az állam a Mátrai Erőmű megvásárlásával

A nagy osztalékfizetés után oda jutott a vállalat, hogy a számlán lévő pénze valószínűleg már a januári bérek kifizetésére sem lett volna elég.