새 방

이 획기적인 발전은 언젠가 전기 에너지를 사용하는 기술을 변화시킬 수 있지만 초전도체에 대한 논문이 철회된 후 의심에 직면한 팀에서 나온 것입니다.

Ranga P. Dias가 이끄는 University of Rochester 연구실의 초전도 실험에 사용하기 위해 현미경 아래의 다이아몬드 앤빌 셀에 배치된 다이아몬드.Credit...Lauren Petracca for The New York Times

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케네스 장

이 기사에 대한 취재의 일환으로 Kenneth Chang은 새로운 초전도 물질을 연구하는 뉴욕 로체스터 대학교의 실험실을 방문했습니다.

과학자들은 이번 주에 일상적인 상황에서 쉽게 전기를 전달할 수 있는 물질의 꿈을 향한 감질나는 진전을 발표했습니다. 이러한 획기적인 발전은 전기 에너지를 사용하는 거의 모든 기술을 변화시켜 휴대폰, 자기 부상 열차 및 미래의 핵융합 발전소에 대한 새로운 가능성을 열어줄 수 있습니다.

일반적으로 전기의 흐름은 전선을 통해 이동할 때 거의 마찰과 같은 저항에 직면하고 일부 에너지는 열로 손실됩니다. 100년 전, 물리학자들은 전기 저항이 마법처럼 사라진 것처럼 보이는 물질, 즉 현재 초전도체라고 불리는 물질을 발견했습니다. 그러나 이러한 물질은 초저온에서 저항력을 잃어 실제 적용이 제한되었습니다. 수십 년 동안 과학자들은 실온에서 작동하는 초전도체를 찾아왔습니다.

이번 주 발표는 그러한 노력의 최신 시도이지만, 유망하지만 실용성이 떨어지는 초전도 물질을 설명하는 2020년 논문이 다른 과학자들이 일부 데이터에 의문을 제기한 후 철회되었기 때문에 광범위한 회의론에 직면한 팀에서 나온 것입니다.

새로운 초전도체는 희토류 금속인 루테튬과 약간의 질소가 혼합된 수소로 구성됩니다. 초전도 능력을 얻으려면 평방 인치당 145,000파운드의 압력으로 압축해야 합니다. 이는 바다의 가장 깊은 해구 바닥에 가해지는 압력의 약 10배에 해당합니다.

그러나 이는 2020년 결과가 요구하는 것의 100분의 1에도 못 미치는 수준으로, 이는 지구 내부 수천 마일 깊이에서 발견되는 분쇄력과 유사합니다. 이는 이 물질에 대한 추가 조사를 통해 주변 실온과 평방 인치당 14.7파운드의 일반적인 대기압에서 작동하는 초전도체를 만들 수 있음을 시사합니다.

뉴욕 로체스터 대학의 기계 공학 및 물리학 교수인 랑가 P. 디아스(Ranga P. Dias)는 화요일 과학자들로 가득 찬 방에서 "이것은 실제 응용에 유용한 새로운 유형의 재료의 시작입니다"라고 말했습니다. 라스베거스에서 열린 미국물리학회 회의에서.

그의 팀의 연구 결과에 대한 더 자세한 설명이 수요일에 출판된 동일한 저널인 Nature에 게재된 후 2020년 연구 결과를 철회했습니다.

로체스터 팀은 가장 희귀한 희토류 원소 중 하나인 은백색 금속인 작고 얇은 루테튬 포일로 시작하여 두 개의 서로 맞물린 다이아몬드 사이에 압착했습니다. 그런 다음 99%의 수소와 1%의 질소로 구성된 가스를 작은 챔버로 펌핑하여 고압으로 압축했습니다. 샘플을 화씨 150도에서 밤새 가열하고 24시간 후에 압력을 해제했습니다.

약 3분의 1 정도의 시간 동안 이 과정에서 원하는 결과, 즉 작고 선명한 파란색 결정이 탄생했습니다. “수소화루테튬에 질소를 첨가하는 것은 그리 쉬운 일이 아닙니다.”라고 Dias 박사는 말했습니다.

Dias 박사의 그룹이 사용하는 로체스터 대학교 실험실 중 한 곳에서 대학원생인 Hiranya Pasan은 지난 주 기자의 방문 동안 재료의 놀라운 색상 변화 특성을 시연했습니다. 압력을 높이기 위해 나사를 조이자 파란색이 붉게 변했습니다.

Dias 박사는 "매우 분홍색입니다"라고 말했습니다. 더 높은 압력을 가하면 "밝은 빨간색으로 변한다"고 그는 말했습니다.