স্ক্যান্ডিয়াম মৌলিক সুপারকন্ডাক্টরগুলির জন্য তাপমাত্রার রেকর্ড ভঙ্গ করে - পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব

স্ক্যান্ডিয়াম 30 K এর উপরে তাপমাত্রায় একটি সুপারকন্ডাক্টর থেকে যায়, এটিকে এত উচ্চ তাপমাত্রায় সুপারকন্ডাক্ট হিসাবে পরিচিত প্রথম উপাদান তৈরি করে। রেকর্ড-ব্রেকিং আবিষ্কারটি চীন, জাপান এবং কানাডার গবেষকদের দ্বারা করা হয়েছিল যারা উপাদানটিকে 283 GPa পর্যন্ত চাপের সম্মুখীন করেছিল - সমুদ্রপৃষ্ঠে প্রায় 2.3 মিলিয়ন বার বায়ুমণ্ডলীয় চাপ।

অনেক উপাদান সুপারকন্ডাক্টর হয়ে যায় - অর্থাৎ, তারা প্রতিরোধ ছাড়াই বিদ্যুৎ পরিচালনা করে - যখন কম তাপমাত্রায় ঠান্ডা হয়। প্রথম সুপারকন্ডাক্টর আবিষ্কৃত হয়েছিল, উদাহরণস্বরূপ, 1911 সালে কঠিন পারদ ছিল এবং এর পরিবর্তনের তাপমাত্রা T_c  পরম শূন্যের উপরে মাত্র কয়েক ডিগ্রি। এর কিছুক্ষণ পরেই একই রকম হিমায়িত মান সহ আরও বেশ কিছু সুপারকন্ডাক্টর আবিষ্কৃত হয় T_c.

1950-এর দশকের শেষের দিকে বারডিন-কুপার-শ্রেফার (বিসিএস) তত্ত্ব এই অতিপরিবাহী রূপান্তরকে ব্যাখ্যা করেছিল যে বিন্দুতে ইলেকট্রনগুলি তাদের পারস্পরিক বৈদ্যুতিক বিকর্ষণকে অতিক্রম করে তথাকথিত "কুপার জোড়া" গঠন করে যা তারপর উপাদানের মধ্য দিয়ে বিনা বাধায় ভ্রমণ করে। কিন্তু 1980-এর দশকের শেষের দিকে, "উচ্চ-তাপমাত্রা" সুপারকন্ডাক্টরের একটি নতুন শ্রেণির আবির্ভাব ঘটে যা বিসিএস তত্ত্ব ব্যবহার করে ব্যাখ্যা করা যায় না। এই উপকরণ আছে T_c তরল নাইট্রোজেনের স্ফুটনাঙ্কের উপরে (77 কে), এবং তারা ধাতু নয়। পরিবর্তে, তারা কপার অক্সাইড (ক্যুপ্রেট) ধারণকারী অন্তরক, এবং তাদের অস্তিত্ব পরামর্শ দেয় যে এমনকি উচ্চ তাপমাত্রায় অতিপরিবাহীতা অর্জন করা সম্ভব হতে পারে।

কক্ষ-তাপমাত্রার সুপারকন্ডাক্টরগুলির জন্য অনুসন্ধান তখন থেকেই চলছে, কারণ এই জাতীয় উপাদানগুলি বৈদ্যুতিক জেনারেটর এবং ট্রান্সমিশন লাইনগুলির দক্ষতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করবে, পাশাপাশি সুপারকন্ডাক্টিভিটির সাধারণ প্রয়োগগুলি (এমআরআই স্ক্যানারের মতো মেডিক্যাল ডিভাইস এবং কণা ত্বরণকারীগুলিতে সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেট সহ) সহজতর করবে। এবং সস্তা।

সুপারকন্ডাক্টিভিটি অধ্যয়নের জন্য একটি সহজ প্ল্যাটফর্ম

এলিমেন্টাল সুপারকন্ডাক্টরগুলি এই অনুসন্ধানের সময় যথেষ্ট মনোযোগ আকর্ষণ করেছে কারণ তারা সুপারকন্ডাক্টিভিটি অধ্যয়নের জন্য এই জাতীয় সহজ প্ল্যাটফর্ম সরবরাহ করে। মোটামুটি 20টি উপাদান পরিবেষ্টিত চাপে সুপারকন্ডাক্টর হিসাবে পরিচিত। এর মধ্যে নাইওবিয়াম সবচেয়ে বেশি T_c, প্রায় 9.2 K এ। আরও 30টি মৌল উচ্চ চাপে অতিপরিবাহী হয়ে ওঠে, কিন্তু আগের রেকর্ড T_c এই গ্রুপে টাইটানিয়াম উপাদানটির জন্য মাত্র 26 কে ছিল।

পূর্ববর্তী কাজে, গবেষকরা রিপোর্ট করেছেন যে স্ক্যান্ডিয়াম (Sc) প্রায় 23, 104, 140 এবং 240 GPa চাপে চারটি কাঠামোগত পর্যায় পরিবর্তন করে, যথাক্রমে Sc II, Sc III, Sc IV এবং Sc V তৈরি করে। স্ক্যান্ডিয়াম 21 GPa-এ সুপারকন্ডাক্টিং হয়ে উঠতেও পরিচিত ছিল T_c প্রায় 0.35 কে, এবং পূর্ববর্তী পরীক্ষাগুলি এটিকে ঠেলে দিয়েছে T_c 19.6 GPa-তে 107 K-এর মতো উচ্চ, Sc II এবং Sc III পর্যায়গুলির মধ্যে ফেজ সীমানার কাছাকাছি।

নতুন কাজে যা নেতৃত্ব দেন গবেষক ড চ্যাংকিং জিন 26 K-এ টাইটানিয়ামে সুপারকন্ডাক্টিভিটির "আমাদের আগের আবিষ্কারের ফলো আপ" হিসাবে বর্ণনা করে, ইনস্টিটিউট অফ ফিজিক্স, চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেস (IOPCAS) এবং স্কুল অফ ফিজিক্স, ইউনিভার্সিটি অফ চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেস (UCAS) স্ক্যান্ডিয়ামের উপর চাপ বাড়িয়ে 238 জিপিএ করেছে। এটি করতে গিয়ে, তারা একটি আবিষ্কার করেছে T_c মৌলের V পর্বে 30 K এর উপরে। ফলাফলের মানে হল যে স্ক্যান্ডিয়াম হল একমাত্র পরিচিত মৌল সুপারকন্ডাক্টর যার a আছে T_c 30 K পরিসরে, এবং দলটি পরামর্শ দেয় যে এই মান আরও কম্প্রেশনের সাথে আরও বেশি হতে পারে।

একটি পৃথক গবেষণায়, গবেষকদের একটি দল নেতৃত্বে চেন জিয়ানহুই থেকে চীন বিজ্ঞান এবং প্রযুক্তি বিশ্ববিদ্যালয় (USTC) এর চীনা বিজ্ঞান একাডেমি (CAS) এবং সান জিয়ান থেকে নানজিং বিশ্ববিদ্যালয় স্বাধীনভাবে প্রাপ্ত অনুরূপ ফলাফল দেখায় যে T_c চাপ বাড়ার সাথে সাথে স্ক্যান্ডিয়ামের পরিমাণ একঘেয়েভাবে 30 K অঞ্চলে বৃদ্ধি পায়। উভয় দলই তাদের স্ক্যান্ডিয়ামের নমুনা একটি ডায়মন্ড অ্যাভিল সেলে লোড করে এবং চাপ বাড়ার সাথে সাথে তাপমাত্রার একটি ফাংশন হিসাবে উপাদানটির পরিবাহিতা পরিমাপ করে তাদের ফলাফল অর্জন করেছে। এই ধরনের পরীক্ষাগুলি প্রযুক্তিগতভাবে চ্যালেঞ্জিং, এবং 283 GPa-এর উচ্চ চাপে পৌঁছানোর আগে বেশ কয়েকটি প্রচেষ্টা প্রয়োজন ছিল।

চাপ-প্ররোচিত ইলেকট্রন স্থানান্তর

বিসিএস ফ্রেমওয়ার্কে, সুপারকন্ডাক্টিভিটি উপাদানের স্ফটিক জালিতে (ফোননস) ইলেকট্রন এবং কম্পনের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া থেকে উদ্ভূত হয়। গবেষকদের মতে, স্ক্যান্ডিয়াম এই ছবিতে সুন্দরভাবে ফিট করে, কারণ উচ্চ চাপের কারণে ইলেকট্রনগুলি উপাদানটির 4s অরবিটাল থেকে বেরিয়ে যায় এবং এর 3d তে চলে যায়, ইলেক্ট্রন-ফোনন কাপলিং বৃদ্ধি করে।

বুধের অতিপরিবাহীতা দীর্ঘ শেষ পর্যন্ত ব্যাখ্যা করা হয়েছে

“উপরের 30 K T_c SC V পর্বে পরিলক্ষিত না শুধুমাত্র মৌলিক জন্য একটি নতুন রেকর্ড সেট T_c, কিন্তু উচ্চ অন্বেষণের জন্য একটি নতুন কৌশল নির্দেশ করে T_c বিভিন্ন মৌলিক কঠিন পদার্থে সুপারকন্ডাক্টিভিটি, "জিন বলে ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড. "এই ধরনের উপাদানগুলি চরম পরিবেশে সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য প্রতিশ্রুতিবদ্ধ হতে পারে।"

জিন যোগ করেছেন যে তিনি এবং তার সহকর্মীরা এখন উচ্চে পৌঁছানোর চেষ্টা করছেন T_c "রাসায়নিক চাপ" প্রবর্তন করে নিম্ন বা এমনকি কাছাকাছি-পরিবেষ্টিত চাপে পর্যায়ক্রমে, যা একটি কঠিন নেটওয়ার্কে রাসায়নিক সত্তা প্রতিস্থাপন বা যোগ করে।

কাজ বিস্তারিত আছে চীনা পদার্থবিদ্যা চিঠি.

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/scandium-breaks-temperature-record-for-elemental-superconductors/