何かに気づいたのは昨年の 5 月中旬でした。
アンビル内の 2 つのダイヤモンドの間に挟まれたペレットの電気的特性を測定していました。金床は 200 万気圧、つまり地球の中心で見られる圧力の約半分の圧力をかけることができます。理論家たちは、このような極端な圧力と摂氏 123 度から摂氏 73 度の間の温度では、金属水素は電気に対する抵抗をすべて失うと計算していました。それは完全な導体になり、実質的に永久に電流が流れるようになります.
これは大きな問題になる可能性があります。真の室温超伝導により、無損失の電気伝送、高速鉄道、浮揚、新しいコンピューターが可能になる可能性があります。しかし、室温での超伝導には到達できませんでした (そして今もなお)、私たちが実験を行っていたとき、常圧では負の 130 C よりも高い温度では機能しませんでした。
そこで、理論的な予測に触発されて、水素を多く含む化合物を探し始めました。シラン (1 つのシリコン原子に 4 つの水素原子が結合したもの) を試しましたが、非常に低温のマイナス 256 C で超伝導になりました。印象的ではありません。
私たちは最終的に硫化水素に目を向けました。硫化水素は、硫黄原子の格子に押し込まれた水素原子で構成されています。理論家は、それがマイナス 193 C で超伝導になると予測しましたが、これもそれほど印象的ではありませんでした。そしてそれは有毒で悪臭を放っていたので、人々に漏れを警告するために天然ガスに添加されました.
しかし、硫化水素はすぐに入手できました。そこで、人間の髪の毛の幅ほどの小さなペレットを作りました。 5 月 17 日には、マイナス 223 ℃ の温度で超伝導挙動、つまり抵抗率ゼロへの移行が明らかに見られました。これは予測よりも低温であり、最高の超伝導体よりもはるかに低温でした。
しかし、その結果は私たちを元気づけ、それを再現しようと試みました。次の 3 か月間、私たちは超伝導システムの詳細を研究し、圧力と温度で遊んで、マイナス 220 ℃ の極寒の環境でホバリングしました。
その後、いくつかの幸運な休憩がありました。
超電導の歴史は、ヒヤリハット、運、意外な発見の連続です。超伝導を最初に発見したことでノーベル賞を受賞したカマリング・オンネスは、実際には超伝導を探していたわけではありません。彼は、金属が冷えるにつれて抵抗が徐々にゼロに近づき、絶対零度でゼロになることを証明しようと試みました。代わりに、彼は固体水銀の抵抗が絶対零度より 4 度上で突然ゼロになるのを見ました。さらに、オンネスは、ヘリウムが抵抗なしで流れることができる超流動体に変化するのを初めて見た人でもありました。しかし、彼はそれを探していなかったので、超流動性を完全に見逃していました。その後、1937 年にピョートル カピツァによって発見され、ノーベル賞を受賞しました。 Kamerlingh の最初の実験では、ノーベル賞に値する 2 つの結果が得られました!
銅酸塩 (金属原子をドープしたセラミック) における超伝導の発見もまったく予想外でした。科学界のほとんどは、金属合金の超伝導転移温度を上げるために何年も費やしてきました。人々が銅酸化物系で超伝導を発見するとは誰も想像していませんでした — つまり、彼らが世界を打ち負かし、マイナス 135 ℃ 付近の温度で高温超伝導の記録を達成するまでは.
ありがたいことに、いくつかの異なる方法で、私たち自身の運がありました。 8 月 22 日、ダイヤモンド セルの 1 つの圧力負荷機構により、低温で圧力を上げることができなくなりました。そこで、サンプルをウォームアップし始めました。データが入ってくるのを見ると、まったく予想外のことがわかりました。サンプルの抵抗が減少していました。 温暖化で！超伝導に移行する温度は、私たちが思っていたよりもはるかに高かったのです。遷移がマイナス 120 C に達したことには驚きました。
この結果により、以前の実験のデータをもう一度見直す必要がありました。その結果、世界記録であるマイナス 100 度の超伝導転移の非常に弱い兆候が見られました。これらの以前の測定は、データを保護するために必要な 4 つではなく 3 つの電気接点を使用して、理想的な環境で行われたものではありませんでした。しかし、その初期の大まかなデータでさえ、私たちのサンプルでまったく新しいことが起こっていることを示唆していました.
硫化水素 (H2 S) ペレットが予想外にスルホニウム (H3) に解離していた S)。このプロセスは、理論計算では完全に見落とされており、予想もしていませんでした。しかし、この解離は重大でした。スルホニウムの水素原子は、化学圧縮と呼ばれる効果で周囲の硫黄原子によって圧迫され、適用していた圧力を効果的に増加させます.同時に、スルホニウムは基本的に単純な金属原子水素と見なすことができるため、その物質の理論的予測と比較することができます.その超伝導挙動の約 92% は、その水素原子の格子のみによって決定され、水素原子を所定の位置に保持する硫黄原子に由来するのはわずか 8% です。
実験を続けていくと、気温がどんどん高くなっていきました。これまでに観察された最も高温の超伝導転移は、圧力下の銅酸塩のマイナス 110 C でした。私たちのアプローチにより、マイナス 70 C の遷移に到達することができました。
さて、それはまだ非常に寒い気温です。ただし、磁場がマイナス 269 度の温度で始まったことを覚えておいてください。マイナス 70 度の温度は劇的に高くなります。実際、彼らは地球上のさまざまな場所で実際に屋外で発生しています。たとえば、ロシアのヤクーツクの冬には、かつてマイナス 64 度の温度が記録されていました。一部の人々にとって、これはすでに室温超伝導、より正確にはストリート温度超伝導です。運が良ければ、すぐにもっと南の都市に引っ越します。
Mikhail Eremets と Alex Drozdov は、ドイツのマックス プランク化学研究所の物理学者です。
