Cultiver des supraconducteurs à base de fer de haute qualité et à faible coût


base-de-fer-de-haute-qualite.jpg" alt="Die Grenzen neu ziehen: Günstige, hochwertige Supraleiter auf Eisenbasis wachsen lassen" title="Schematische Darstellung, wie Wirbel durch Kleinwinkelkorngrenzen in einem (Ba,K)Fe2Comme2-Les supraconducteurs sont fixes. La de force d’ancrage Fp de (Ba, K) Fe2Comme2-La couche mince produite dans cette étude est presque dix fois celle d’un monocristal pur. Crédit photo : Kazumasa Iida  » largeur = » 800  » hauteur = » 450  » />

Représentation schématique de la fixation des tourbillons par joints de grains aux petits angles dans a (Ba, K) Fe2Comme2 Supraconducteur. La densité de force d’ancrage Fp de (Ba, K) Fe2Comme2 Le film mince produit dans cette étude est presque dix fois plus élevé qu’un monocristal pur. Crédit photo : Kazumasa Iida

Les matériaux supraconducteurs n’ont pas de résistance électrique à basse , ce qui signifie qu’ils peuvent conduire des « supercourants » sans perte. Récemment, un groupe de scientifiques dirigé par le Dr. Kazumasa Iida de l’Université de Nagoya, au Japon, a développé un moyen peu coûteux et évolutif de fabriquer des supraconducteurs à haute température en utilisant des techniques d’ingénierie des joints de grains. La nouvelle méthode pourrait aider à développer des supraconducteurs plus solides, moins chers et résistants aux températures élevées avec de puissantes applications technologiques.

La clé pour conduire des courants dans les supraconducteurs en présence d’un champ magnétique sans dissipation est une propriété connue sous le nom de « potentiel d’épinglage ». Pinning décrit comment les défauts de la broche de la matrice supraconductrice tourbillonnent contre la force de Lorentz. Le contrôle de la microstructure du matériau permet d’introduire soigneusement des défauts dans le matériau pour créer des « centres d’épinglage artificiels » (APC) qui peuvent ensuite améliorer ses propriétés. L’approche la plus courante pour introduire de tels défauts dans les supraconducteurs est « l’irradiation ionique ». Cependant, l’irradiation ionique est à la fois compliquée et coûteuse.

Dans leur étude publiée dans Matériaux NPG Asie, le professeur Iida et son équipe de recherche ont réussi à développer un supraconducteur à couche mince qui présente une efficacité de brochage étonnamment élevée sans APC. « Les matériaux cristallins sont constitués de différentes régions avec différentes orientations cristallines appelées « grains ». Si l’ entre les joints des différents grains du matériau est inférieur à leur angle critique,C., nous l’appelons « Low-Angle Grain Boundary (LAGB) ». Les LAGB contribuent à l’épinglage du flux magnétique, ce qui améliore les propriétés du supraconducteur », explique le Dr. Iida.

Les supraconducteurs à base de fer (Fe) (FBS) sont considérés comme la prochaine génération de technologie supraconductrice. Dans leur étude, le professeur Iida et son équipe ont créé un FBS appelé « BaFe dopé au potassium (K) ». élevé2Comme2 (Ba122) « avec une technique appelée » épitaxie par faisceau moléculaire « dans laquelle le supraconducteur est développé sur un substrat filmé sur des substrats de fluorure », explique le Dr. Iida.

L’équipe a ensuite caractérisé le FBS à l’aide de la microscopie électronique à transmission et a découvert que le film était constitué de grains colonnaires d’environ 30 à 60 nm de large. Ces grains étaient à des angles dans . tourné autour des principaux axes cristallographiquesC. pour le Ba122 dopé au K et les réseaux LAGB formés.

Les chercheurs ont ensuite pris des mesures de la résistivité électrique et des propriétés magnétiques du film mince. Ils ont observé que les couches minces avaient un courant critique étonnamment élevé (le courant maximal dans un supraconducteur au-dessus duquel il passe dans un état de dissipation). Les réseaux LAGB ont également assuré un haut niveau d’efficacité d’épinglage dans le matériau. « Les propriétés de champ obtenues dans notre étude sont comparables à celles du Ba122 dopé K irradié par des ions. De plus, l’ingénierie des joints de grains est une technique simple et peut être mise à l’échelle pour des applications industrielles », commente le Dr. Iida.

Les résultats de cette étude pourraient accélérer le développement d’aimants puissants avec des supraconducteurs et conduire à des avancées en imagerie par résonance magnétique (IRM). L’utilisation généralisée du MRT est actuellement limitée par les coûts d’investissement et d’exploitation élevés des dispositifs MRT en raison des coûts de refroidissement des supraconducteurs à l’intérieur. Mais avec des techniques simples et peu coûteuses comme l’ingénierie des joints de grains pour fabriquer des supraconducteurs, les IRM pourraient devenir plus accessibles aux patients et améliorer notre de vie.


Des chercheurs étudient les performances des supraconducteurs à haute température


Plus d’information:
Kazumasa Iida et al., Approche des propriétés supraconductrices ultimes de (Ba, K) Fe2As2 à travers des réseaux de limites de grains à petit angle naturellement formés, Matériaux NPG Asie (2021). DOI : 10.1038 / s41427-021-00337-5

Fourni par l’Université de Nagoya

Devis: Redessiner les lignes : Cultiver des supraconducteurs à base de fer peu coûteux et de haute qualité (2021, 17 décembre), consulté le 18 décembre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-12-redrawing-lines-inexpensive-high -quality-iron-based.html

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