غشاء يحافظ على الموصلية الفائقة لنحو عام سريع
داخل سندان ماسي يضغط العينة بقوة تفوق الضغط الجوي بملايين المرات، يلتقي غشاء رقيق من اللانثانوم بالهيدروجين. يأتي الهيدروجين من أمونيا-بوران، وهو مسحوق يطلق هيدروجينه عند التسخين، كما تطلق الإسفنجة ماءها. خلال دقائق من التسخين بالليزر، يولد غشاء من هيدريد اللانثانوم، وهي مادة توصل الكهرباء دون مقاومة عند 26 درجة مئوية تحت الصفر.
هذه النتيجة خطوة جديدة في السباق نحو موصلات فائقة تعمل في درجة حرارة الغرفة. الموصلات الفائقة التقليدية تتطلب تبريدًا بالهيليوم السائل إلى 269 درجة تحت الصفر، وهو أمر مكلف وغير مريح. هيدريد اللانثانوم، الذي صُنع كغشاء رقيق وليس كقطعة ضخمة، يحافظ على خصائصه نحو عام كامل، أي 300 يوم. خلال هذه المدة، لم تنهار الشبكة البلورية، ولم تختف الموصلية الفائقة حتى عند تطبيق مجال مغناطيسي عادةً ما "يطفئ" الموصل الفائق.
تقنية الأغشية تفتح الطريق أمام صنع هيدريدات ثلاثية، وهي مركبات من ثلاثة عناصر يمكن فيها ضبط خصائص الموصل الفائق بدقة أكبر. كما أن الأغشية الرقيقة متوافقة مع الإلكترونيات الدقيقة: يمكن صنع حساسات مصغرة وأجهزة كمية وخطوط نقل طاقة دون فقدان. سابقًا، كانت الهيدريدات تُحضَّر فقط كمساحيق أو كتل صغيرة غير صالحة للدوائر.
وبالعودة إلى صورة الإسفنجة: أمونيا-بوران أطلقت هيدروجينها، واللانثانوم امتصه، وتحت ضغط الألماس وُلدت مادة تحمل التيار دون فقدان لنحو عام. المهمة الآن هي جعلها تعمل عند الضغط العادي ودرجة حرارة الغرفة. الإسفنجة معصورة إلى أقصى حد، لكن الماء لم يخرج منها.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2608.18865v1
High-pressure hydrides hold the record for the highest superconducting critical temperatures across all classes of superconductors. Currently lanthanum decahydride, LaH$$_{10}$$, exhibits the highest critical temperature among binaries, with $$T_c \approx$$ 250 K at pressures between 140-180 GPa. Here, we report the synthesis of LaH$$_{10\pm\delta}$$ films in two DACs at pressures of 168 GPa and 176 GPa via in situ laser heating of elemental lanthanum films with ammonia borane (NH$$_3$$BH$$_3$$) as the hydrogen donor. The high-symmetry fcc lanthanum sublattice (space group $$Fm\bar3m$$) is resolved using synchrotron X-ray diffraction, with unit cell parameters in excellent agreement with previous studies on bulk samples. We provide confirmation of high-$$T_c$$ superconductivity in LaH$$_{10\pm\delta}$$ with highest $$T_c$$ of 247 K at 176 GPa evidenced in electrical measurements. The characteristic suppression of superconductivity is observed in magnetic fields. Furthermore, combined diffraction and electrical measurements reveal remarkable temporal stability of both the crystal structure and the high-$$T_c$$ superconductivity over the full measurement period of about 300 days post laser heating. Our work establishes film precursors using physical vapour deposition (PVD) techniques as a practical route to hydride formation, opening a pathway toward the controlled synthesis of promising ternary hydrides and the integration of micro-fabricated device geometries in diamond anvil cells.
تُلاحَظ الموصلية الفائقة في هيدريد اللانثانوم عند درجة حرارة أقل من درجة حرارة المجمد (−18 درجة مئوية) لكنها أعلى من أبرد نقطة في القارة القطبية الجنوبية (−89 درجة مئوية).
في رواية آرثر كلارك "نهاية الطفولة"، تتيح الموصلات الفائقة عند درجة حرارة الغرفة بناء مدن في الهواء ونقل الطاقة دون أسلاك.