Supraconductorii americani: energia fără pierderi și presiunea de 1,4 milioane de atmosfere

ercetătorii americani de la Laboratorul Național Argonne au descoperit cum modificări minuscule în structura superhidriților permit supraconductivitatea la temperaturi aproape de temperatura camerei — dar sub presiuni de 1,4 milioane de ori mai mari decât presiunea atmosferică. Ceea ce comunicatele oficiale prezintă drept „pas înainte către aplicații practice” ridică o întrebare pe care puțini o pun: de ce investițiile uriașe în această tehnologie se concentrează exclusiv în laboratoarele guvernamentale americane, în condițiile în care aplicațiile civile rămân la decenii distanță?

Supraconductorii permit electricității să circule fără rezistență — fără pierderi de energie sub formă de căldură. Această proprietate îi face indispensabili pentru tehnologii precum scanerele RMN, acceleratoarele de particule, trenurile cu levitație magnetică și anumite sisteme de transmisie a energiei electrice. Problema majoră: majoritatea supraconductorilor funcționează doar la temperaturi extrem de scăzute — adesea sute de grade sub zero Fahrenheit (sub -100°C). Menținerea materialelor la astfel de temperaturi necesită sisteme complexe și costisitoare de răcire, ceea ce limitează dramatic zonele în care pot fi utilizați.

Echipa condusă de fizicianul Maddury Somayazulu a explorat dacă modificarea chimiei materialului ar putea reduce presiunea necesară pentru supraconductivitate. Au adăugat o cantitate mică de ytriu la superhidritul de lantan pentru a-l face mai stabil și a reduce presiunea necesară. „Pentru a atinge aceste presiuni extreme, am comprimat o mostră minusculă între două diamante”, a declarat Somayazulu. Dispozitivul cu nicovală de diamant al echipei poate genera presiuni de până la cinci milioane de atmosfere — condiții care există doar în miezul planetelor.

După formarea materialului supraconductor la presiune și temperatură ridicate, echipa a folosit raze X de înaltă energie de la Advanced Photon Source (APS) pentru a-i studia structura. „Am focalizat un fascicul intens de raze X pe o mostră de doar câțiva micrometri grosime și aproximativ zece până la douăzeci de micrometri în diametru”, a spus Vitali Prakapenka, cercetător la Universitatea din Chicago. Un micrometru reprezintă aproximativ 1/70 din grosimea unui fir de păr uman.

Actualizarea recentă a APS — finanțată cu sute de milioane de dolari din fonduri federale — a făcut posibile aceste măsurători. Fasciculul de raze X mai luminos și mai concentrat a permis cercetătorilor să studieze mostre extrem de mici în timp ce modificau presiunea. „Acel fascicul ne-a permis să separăm semnalele provenite de la mostra în sine de cele provenite de la materialele înconjurătoare și de la nicovelele de diamant”, a explicat Prakapenka.

Echipa a descoperit că diferențe minuscule în modul în care atomii sunt aranjați într-o rețea cristalină pot afecta puternic supraconductivitatea. Au identificat două structuri cristaline diferite, fiecare devenind supraconductoare la o temperatură ușor diferită — în jurul valorii de 10 grade Fahrenheit (aproximativ -12°C). Ceea ce comunicatul oficial nu menționează: această temperatură, deși „ridicată” pentru un supraconductor, rămâne sub punctul de îngheț al apei, necesitând în continuare răcire activă.

„Aceste experimente arată ce poate face APS actualizat”, a subliniat Somayazulu. „Putem acum studia structuri la nivel atomic cu detalii fără precedent în materiale supuse presiunilor extreme.” Deși presiunile utilizate în experimente rămân foarte ridicate — aproximativ 1,4 milioane de ori presiunea atmosferică — cercetătorii consideră aceasta parte dintr-o cale mai lungă înainte. Adaugă mai multe elemente pentru a reduce și mai mult presiunea, cu scopul de a face aceste materiale „practice”.

Cronologia ridică întrebări: de ce această cercetare fundamentală — cu aplicații potențiale în transmisia energiei fără pierderi, computere cuantice și tehnologii militare — rămâne concentrată exclusiv în laboratoare guvernamentale americane? Cine controlează brevetele rezultate din aceste descoperiri finanțate public? Și de ce, după decenii de „progrese”, aplicațiile comerciale ale supraconductorilor la temperatură ridicată rămân în stadiul de „peste 10-20 de ani”?

Russell Hemley, cercetătorul principal al studiului, și echipa sa continuă să exploreze adăugarea de noi elemente chimice pentru reducerea presiunii necesare. Dar între laboratorul de cercetare și aplicația practică — de la trenuri cu levitație la rețele electrice fără pierderi — rămâne o prăpastie tehnologică și economică pe care comunicatele oficiale o minimizează sistematic. Coincidență sau strategie?