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新しい高温超伝導体、水素化アクチニウムを発見ー商業用途に期待

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本記事は、What’s The Relation Between Periodic Table and Superconductivity?
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約1分39秒

● 研究者たちは、新しい高温超伝導材料である水素化アクチニウムを発見しました。

● 周期表を使用して水素化物の超伝導を測定する方法を作成しました。

 

超伝導とは、特定の材料がほぼゼロの抵抗で電流を伝導する能力です。超伝導体として作用するためには、材料は極低温である必要があります。一部の材料の臨界温度は摂氏-183℃を超えます。これらの材料は、従来の超伝導体ではこのような高い転移温度が不可能であるため、高温超伝導体と呼ばれます。

 

何十年もの間、研究者は摂氏-196℃(液体窒素温度)よりも高い温度での超伝導の実験を行ってきました。これは、輸送、電力産業、その他の分野での幅広い用途が開かれています。これは、低温では実用的ではありません。

 

現在、硫化水素が高温超電導の記録を保持しています。摂氏-70℃未満の温度と約150GPa(ギガパスカル)の圧力で超伝導体として作用します。

 

これらのレベルの温度と圧力は、実際のシナリオでは得られません。それらは実験室環境でのみ作成されます。したがって、研究者たちは新しい超伝導材料を探し続けてきました。

 

金属水素化合物を使用して、高温超伝導を実現することができます。しかし、超電導と化学組成の関係はまだ不明でした。これにより、科学者は試行錯誤という1つの選択肢しか残されませんでした。

 

周期表を使って超伝導を測定

現在、SkoltechとMIPTの研究者は、水素化アクチニウムの高温超伝導を発見しました。 彼らは、周期表を使用して水素化物の超伝導を測定する方法も作り出しました。研究チームは、超伝導化合物を形成できる周期表のいくつかの元素がユニークなパターンで順序付けられていることを発見しました。

新しい電子サブシェルの生成に近づく金属原子を含む元素は、高温超伝導体の特性を示します。結晶内の金属原子は、近くの原子の位置に敏感になると考えられています。

 

この推定は、1つの特定の成分である水素化アクチニウムを指し示していました。後で彼らはそれが確かに真実であることを確認しました。摂氏-69〜-22℃、圧力200GPaの高温超電導を示していました。

 

アクチニウムは、高温超伝導水素化物を形成するd1元素の系列に属しています。これらの推定と観察を組み合わせて、研究者らは、低軌道の空軌道を持つd1およびp0金属が、フォノンを介した高温超伝導金属多水素化物を生成する傾向があることを提案しました。

 

用途

これまでのところ、高温超伝導体の用途は限られています。しかし、これはすぐに変わるでしょう。これは、無線周波やマイクロ波フィルター、低熱伝導率機器用の低熱損失電流リードに使用できます。

 

MRIおよびNMRシステムで使用できます。 さらに、有望な商用用途には、核融合炉、変圧器、蓄電、発電機、磁気浮上装置、誘導加熱器などがあります。

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