Добавить новость
Новости сегодня

Новости от TheMoneytizer

Under pressure

New tool for precise measurement of superconductors

Science & Tech

Under pressure

New tool for precise measurement of superconductors  

4 min read
Chris Laumann and Norman Yao explain high-pressure hydride superconductor research.

Chris Laumann (left) and Norman Yao explain high-pressure hydride superconductor research.

Kris Snibbe/Harvard Staff Photographer

Hydrogen (like many of us) acts weird under pressure. Theory predicts that when crushed by the weight of more than a million times the Earth’s atmosphere, this light, abundant, normally gaseous element first becomes a metal, and even more strangely, a superconductor — a material that conducts electricity with no resistance.

Scientists have been eager to understand and eventually harness superconducting hydrogen-rich compounds, called hydrides, for practical applications ­— from levitating trains to electric grids that transmit power with perfect efficiency to new types of electronics and memory devices. But studying the behavior of these and other materials under enormous, sustained pressure is anything but practical, and accurately measuring those behaviors ranges somewhere between a nightmare and impossible.

An artist’s rendering of nitrogen vacancy centers in a diamond anvil cell, which can detect the expulsion of magnetic fields by a high-pressure superconductor.

An artist’s rendering of nitrogen vacancy centers in a diamond anvil cell, which can detect the expulsion of magnetic fields by a high-pressure superconductor.

Credit: Ella Marushchenko

Harvard researchers now believe they have a foundational tool for the thorny problem of how to measure and image the behavior of hydride superconductors at high pressure. Published in Nature, they report creatively integrating quantum sensors into a standard pressure-inducing device, enabling direct readouts of the pressurized material’s electrical and magnetic properties.

The innovation came from a longstanding collaboration between Professor of Physics Norman Yao ’09, Ph.D. ’14, and Boston University professor and former Harvard postdoctoral fellow Christopher Laumann ’03, who together broke from their theorist backgrounds into the practical considerations of high-pressure measurement several years ago.

The standard way to study hydrides under extreme pressures is with an instrument called a diamond anvil cell, which squeezes a small amount of material between two brilliant-cut diamond interfaces. To detect when a sample has been squashed enough to go superconducting, physicists typically look for a dual signature: a drop in electrical resistance to zero, as well as the repulsion of any nearby magnetic field, a.k.a. the Meissner Effect. (This is why a ceramic superconductor, when cooled with liquid nitrogen, will hover over a magnet.)

The problem lies in capturing those details. In order to apply the requisite pressure, the sample must be held in place by a gasket that evenly distributes the squishing, then enclosed in a chamber. This makes it hard to “see” what’s happening inside, so physicists have had to use workarounds that involve multiple samples to separately measure different effects.

“The field of superconducting hydrides has been a little bit controversial, partly because the measurement techniques at high pressures are just so limited,” Yao said. “The problem is that you can’t just stick a sensor or a probe inside, because everything’s closed off and at very high pressures. That makes accessing local pieces of information from inside the chamber extremely difficult. As a result, nobody has really observed the dual signatures of superconductivity in a single sample.”

To solve the issue, the researchers designed and tested a clever retrofit: They integrated a thin layer of sensors, made out of naturally occurring defects in the diamond’s atomic crystal lattice, directly onto the surface of the diamond anvil. They then used these effective quantum sensors, called nitrogen vacancy centers, to image regions inside the chamber as the sample is pressurized and crosses into superconducting territory. To prove their concept, they worked with cerium hydride, a material known to become a superconductor at about a million atmospheres of pressure, or what physicists call the megabar regime.

The new tool could help the field not only by enabling discovery of new superconducting hydrides, but also by allowing easier access to those coveted characteristics in existing materials, for continued study.

“You can imagine that because you’re now making something in a [nitrogen vacancy] diamond anvil cell, and you can immediately see that ‘this area is now superconducting, this area is not,’ you could optimize your synthesis and come up with a way to make much better samples,” Laumann said.

The U.S. Department of Energy supported this research.

Читайте на 123ru.net


Новости 24/7 DirectAdvert - доход для вашего сайта



Частные объявления в Вашем городе, в Вашем регионе и в России



Smi24.net — ежеминутные новости с ежедневным архивом. Только у нас — все главные новости дня без политической цензуры. "123 Новости" — абсолютно все точки зрения, трезвая аналитика, цивилизованные споры и обсуждения без взаимных обвинений и оскорблений. Помните, что не у всех точка зрения совпадает с Вашей. Уважайте мнение других, даже если Вы отстаиваете свой взгляд и свою позицию. Smi24.net — облегчённая версия старейшего обозревателя новостей 123ru.net. Мы не навязываем Вам своё видение, мы даём Вам срез событий дня без цензуры и без купюр. Новости, какие они есть —онлайн с поминутным архивом по всем городам и регионам России, Украины, Белоруссии и Абхазии. Smi24.net — живые новости в живом эфире! Быстрый поиск от Smi24.net — это не только возможность первым узнать, но и преимущество сообщить срочные новости мгновенно на любом языке мира и быть услышанным тут же. В любую минуту Вы можете добавить свою новость - здесь.




Новости от наших партнёров в Вашем городе

Ria.city

Акция «Свеча памяти» прошла в Солнечногорске

Свеча Памяти

Мошенники обокрали академика РАН и его супругу на 20 млн рублей

«Метриум»: Сколько стоят новостройки Москвы на начальной стадии строительства

Музыкальные новости

Связанных с Пригожиным медиаменеджеров задержали накануне годовщины мятежа ЧВК "Вагнер"

В АО «Транснефть – Дружба» завершились соревнования добровольных пожарных дружин

"Спартак" хочет приобрести мексиканского форварда "Фейеноорда" Хименеса

Навка: На прощальной церемонии на Заворотнюк не было гримма

Новости России

Свеча Памяти

Песков: Путин проинформирован о ситуации в Крыму и Дагестане

Акция «Свеча памяти» прошла в Солнечногорске

В Москве построили ещё три конечные станции автобусов и электробусов

Экология в России и мире

«108 приветствий Солнцу»: Spirit. Fitness и смотровая площадка PANORAMA360 проведут массовую медитацию на высоте 327 метров

Поэт. Радио Поэт. Стихи поэтов. Русские поэты. Писатели и поэты. Известные поэты. Поэт года. Поэты России. Лучшие поэты. Поэт песенник.

Встреча бизнес-клуба Ассоциации текстильщиков в Москве

В АО "Желдорреммаш" введен единый Стандарт по метрологическому обеспечению в производстве.

Спорт в России и мире

Юлия Путинцева выиграла турнир в Бирмингеме

Даниил Медведев представил форму, в которой выступит на Уимблдоне

Анна Калинская впервые вошла в топ‑20 рейтинга WTA

Уимблдон потребует от российских теннисистов подписать декларацию о нейтралитете

Moscow.media

ИИ-аватары в TikTok заговорили фразами Гитлера: инструмент попал не в те руки

«Любовь и голуби»: кто ругал фильм Меньшова за «пошлость и пропаганду алкоголизма»

Новый рекорд России: медитация Relax FM объединила 1699 человек

Ученые раскрыли стоящие за редкими заболеваниями скрытые ДНК-механизмы







Топ новостей на этот час

Rss.plus





СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *