นักวิทยาศาสตร์สหรัฐอเมริกาแก้ไขรหัสสุปรากฏบน - การเคลื่อนไหวของการสูญเสียพลังงานศูนย์เข้าใกล้ความเป็นจริง

นักวิทยาศาสตร์สหรัฐอเมริกาแก้ไขรหัสสุปรากฏบน - การเคลื่อนไหวของการสูญเสียพลังงานศูนย์เข้าใกล้ความเป็นจริง

เขียนโดย Prabhat Ranjan Mishra ผ่าน Interesting Engineering,

นักวิจัยในสหรัฐอเมริกาได้ปลดล็อกความลับของสุปรากฏบนความร้อนสูง
ความแตกต่างเล็กน้อยในการจัดวางอะตอมในเครือข่ายผลึกสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อการสุปรากฏบน
(ภาพแสดง) Wildpixel/Charles

นักวิจัยที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Argonne ของกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกา (DOE) ได้ค้นพบวิธีที่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในโครงสร้าง superhydride ช่วยให้เกิดการสุปรากฏบนที่อุณหภูมิใกล้ห้องและแรงกดดันสูง - ให้ข้อมูลเบื้องต้นสำหรับการออกแบบสุปรากฏบนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

"การทดลองเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงสิ่งที่ APS ที่อัปเกรดสามารถทำได้ เราสามารถศึกษาโครงสร้างระดับอะตอมด้วยรายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อนในวัสดุภายใต้แรงกดดันสูง" กล่าวโดย Maddury Somayazulu นักฟิสิกส์ของ Argonne

สุปรากฏบนช่วยให้ไฟฟ้าลำเลียงผ่านได้โดยไม่มีความต้านทาน
นักวิจัยเปิดเผยว่าสุปรากฏบนช่วยให้ไฟฟ้าลำเลียงผ่านได้โดยไม่มีความต้านทาน หมายความว่าไม่มีพลังงานสูญเสียเป็นความร้อน คุณสมบัตินี้ทำให้มันมีประโยชน์สำหรับเทคโนโลยีเช่นเครื่องสแกน MRI เครื่องเร่งอนุภาค รถไฟลอยตัวแบบใช้แม่เหล็กและระบบส่งผ่านพลังงานบางประเภท

พวกเขายังกล่าวถึงว่าสุปรากฏบนส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม ทำงานได้เฉพาะในอุณหภูมิต่ำมาก - มักจะต่ำกว่าอุณหภูมิศูนย์ศูนย์ศูนย์หลายร้อนกว่า การรักษาวัสดุให้อยู่ในอุณหภูมิต่ำต้องการระบบทำความเย็นที่ซับซ้อนและมีต้นทุนสูง ซึ่งจำกัดการใช้งานสุปรากฏบนได้อย่างไร

ตอนนี้ นักวิจัยในสหรัฐอเมริกาได้ช่วยให้ก้าวไปข้างหน้าในการลดข้อจำกัดนี้ พวกเขาได้ข้อมูลใหม่เกี่ยวกับชนิดของวัสดุที่เรียกว่า superhydride ที่สามารถกลายเป็นสุปรากฏบนได้ในอุณหภูมิที่สูงกว่ามาก - รอบ 10 องศาฟาเรนไฮต์

ในการศึกษาใหม่นี้ Hemley และนักวิจัยคู่หูของเขาสำรวจว่าการเปลี่ยนแปลงสารเคมีของวัสดุสามารถลดแรงกดดันที่จำเป็นสำหรับการสุปรากฏบนได้หรือไม่ พวกเขาเพิ่มปริมาณยูทเทอร์เลียเล็กน้อยใน lanthanum superhydride เพื่อให้มันมีความเสถียรมากขึ้นและลดแรงกดดันที่ต้องการ

"เพื่อให้ถึงแรงกดดันสูงเหล่านี้ เราปัดตัวอย่างเล็ก ๆ ระหว่างเพชรสองก้อน" กล่าวโดย Maddury Somayazulu นักฟิสิกส์ที่ APS อุปกรณ์แรงกดดันเพชรของทีมสามารถสร้างแรงกดดันสูงได้ถึงห้าล้านบรรยากาศ

การสร้างวัสดุสุปรากฏบนที่แรงกดดันและอุณหภูมิสูง
หลังจากสร้างวัสดุสุปรากฏบนที่แรงกดดันและอุณหภูมิสูง ทีมได้ใช้รังสี X พลังงานสูงจาก APS เพื่อศึกษาโครงสร้างของมัน (ที่ beamlines 16-ID-B และ 13-ID-D)

​"เราโฟกัสแสง X-ray เข้มข้นไปยังตัวอย่างที่มีความหนาเพียงไม่กี่ไมโครเมตรและขนาดประมาณสิบถึงยี่สิบไมโครเมตร" กล่าวโดย Vitali Prakapenka นักวิทยาศาสตร์ beamline และศาสตราจารย์วิจัยที่มหาวิทยาลัยชิคาโก หนึ่งไมโครเมตรประมาณ 1/70 ของความกว้างเส้นผมมนุษย์

การอัปเกรด APS ล่าสุดทำให้การวัดเหล่านี้เป็นไปได้ แสง X-ray ที่สว่างขึ้นและมีจุดโฟกัสแคบกว่าช่วยให้นักวิจัยสามารถศึกษาตัวอย่างเล็กมากขณะเปลี่ยนแรงกดดันได้ ตามรายงาน ​

"แสงนั้นช่วยให้เราสามารถแยกสัญญาณที่มาจากตัวอย่างเล็ก ๆ ตัวเองจากสัญญาณที่มาจากวัสดุและเพชรกดดันรอบๆ" Prakapenka กล่าว

ทีมพบว่าความแตกต่างเล็กน้อยในการจัดวางอะตอมในเครือข่ายผลึกสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อการสุปรากฏบน พวกเขาชี้แจงโครงสร้างผลึกสองแบบที่แตกต่างกัน แต่ละแบบกลายเป็นสุปรากฏบนที่อุณหภูมิที่แตกต่างกันเล็กน้อย ตามรายงาน

"การทดลองเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงสิ่งที่ APS ที่อัปเกรดสามารถทำได้" Somayazulu กล่าว ​"เราสามารถศึกษาโครงสร้างระดับอะตอมด้วยรายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อนในวัสดุภายใต้แรงกดดันสูง"

นักวิจัยยังกล่าวถึงว่าแม้ว่าแรงกดดันที่ใช้ในการทดลองยังคงสูงมาก - ประมาณ 1.4 ล้านเท่าของแรงกดดันบรรยากาศ - นักวิจัยมองว่านี่เป็นส่วนหนึ่งของเส้นทางยาวไกลขึ้น พวกเขากำลังเพิ่มธาตุอื่น ๆ เพื่อลดแรงกดดันมากขึ้นโดยมีเป้าหมายทำให้วัสดุเหล่านี้มีประสิทธิภาพ

Tyler Durden
อังคาร 04/07/2026 - 22:35