Замислите свијет у коме возови са магнетном левитацијом (маглев) су уобичајена појава, рачунари су муњевит, каблови за напајање имају мали губитак, а постоје и нови детектори честица. Ово је свет у коме су суперпроводници собне температуре стварност. За сада је ово сан будућности, али су научници ближи него икад до постизања суправодљивости на собној температури.
Шта је супроводљивост собне температуре?
Суперпроводник собне температуре (РТС) је врста супер-проводника на високој температури (хигх-Тц или ХТС) који ради ближе собна температура него да апсолутна нула. Међутим, радна температура изнад 0 ° Ц (273,15 К) још увек је знатно испод оне коју већина нас сматра „нормалном“ собном температуром (20 до 25 ° Ц). Испод критичне температуре налази се суперпреводник има нулу електрична отпорност и избацивање поља магнетног флукса. Иако се ради о превеликој поједностављености, надпроводност се може сматрати савршеним стањем електрична проводљивост.
Високотемпературни суперпроводници показују суперпроводност изнад 30 К (-243,2 ° Ц). Док се традиционални суперпроводник мора хладити течним хелијумом да би постао суперпроводљив, супер-проводник са високом температуром може бити
охлађен помоћу течног азота. Супротан проводник на собној температури, насупрот томе, може бити охлађен обичним воденим ледом.Потрага за суперпроводником собне температуре
Довођење критичне температуре за суправодљивост до практичне температуре је свети грал за физичаре и инжењере електротехнике. Неки истраживачи сматрају да је суперпроводљивост собне температуре немогућа, док други указују на напредак који је већ надмашио претходно чувана веровања.
Суперпроводност је 1911. године открила Хеике Камерлингх Оннес у чврстој живој охлађеној течним хелијумом (Нобелова награда за физику 1913.). Тек 1930-их научници су предложили објашњење како функционира суперпроводност. Фритз и Хеинз Лондон су 1933. објаснили то Меисснер ефекат, у коме суперпреводник избацује унутрашња магнетна поља. Из лондонске теорије, објашњења су прерасла у теорију Гинзбург-Ландау (1950) и микроскопску теорију БЦС (1957, названа по Бардеен, Цоопер и Сцхриеффер). Према теорији БЦС, чинило се да је суперпроводност забрањена на температурама изнад 30 К. Ипак, 1986. Беднорз и Муллер открили су први супер-проводник на високој температури, перовскитни материјал на бази лантана, са прелазном температуром од 35 К. Откриће им је донијело Нобелову награду за физику 1987. године и отворило врата за нова открића.
Суперпреводник са највишом температуром до сада, који су у 2015. открили Михаил Ереметс и његов тим, је сумпорни хидрид (Х3С). Сумпор хидрид има температуру преласка око 203 К (-70 ° Ц), али само под екстремно високим притиском (око 150 гигапаскала). Истраживачи предвидјети да се критична температура може повећати изнад 0 ° Ц ако су атоми сумпора замењени фосфором, платином, селеном, калијумом или телурима и примењује се још већи притисак. Међутим, иако су научници предложили објашњења за понашање система сумпор хидрида, они нису били у стању да копирају електрично или магнетно понашање.
Понаводно провођење собне температуре захтева се и за друге материјале, осим сумпор хидрида. Високотемпературни суперпроводник итријум-баријев бакар-оксид (ИБЦО) може постати суперпроводљив при 300 К коришћењем инфрацрвених ласерских импулса. Физичар чврстог стања Неил Асхцрофт предвиђа да ће чврсти метални водоник бити суправодљив близу собне температуре. Харвардски тим који је тврдио да производи метални водоник известио је да је Меисснеров ефекат примећен на 250 К. На основу екситон-посредованог упаривања електрона (а не фононо посредованог спајања теорије БЦС), то је могућа је примена суперпроводљивости високих температура код органских полимера са десне стране услови.
Доња граница
У научној литератури појављују се бројни извештаји о супководљивости на собној температури, па је од 2018. ово достигнуће изгледа могуће. Међутим, ефекат ретко траје дуго и тешко је поновити. Друго питање је да ће бити потребан екстремни притисак да би се постигао Меисснеров ефекат. Једном када се произведе стабилан материјал, најочитије апликације укључују развој ефикасног електричног ожичења и моћних електромагнета. Одатле је небо граница, а што се тиче електронике. Суперпроводник собне температуре нуди могућност губитка енергије на практичној температури. Већину апликација РТС тек треба замислити.
Кључне тачке
- Суперпроводник собне температуре (РТС) је материјал способан за суправодљивост више од 0 ° Ц. Није нужно суперпроводно на нормалној собној температури.
- Иако многи истраживачи тврде да су приметили надпроводност собне температуре, научници нису били у стању да поуздано копирају резултате. Међутим, постоје високотемпературни суперпроводници, са прелазним температурама између -243,2 ° Ц и -135 ° Ц.
- Потенцијалне примене суправодича на собној температури укључују брже рачунаре, нове методе чувања података и побољшани пренос енергије.
Референце и препоручено читање
- Беднорз, Ј. Г.; Муллер, К. А. (1986). „Могућа висока суперпроводност ТЦ у систему Ба-Ла-Цу-О“. Зеитсцхрифт фур Пхисик Б. 64 (2): 189–193.
- Дроздов, А. П.; Ереметс, М. И.; Троиан, И. А.; Ксенофонтов, В.; Схилин, С. И. (2015). "Конвенционална суправодљивост на 203 келвина при високим притисцима у систему сумпорних хидрида". Природа. 525: 73–6.
- Ге, И. Ф.; Зханг, Ф.; Иао, И. Г. (2016). "Демонстрација првих принципа суправодљивости при 280 К у водоник сулфиду са ниском супституцијом фосфора". Пхис. Рев. Б. 93 (22): 224513.
- Кхаре, Неерај (2003). Приручник за високотемпературну суправодичну електронику. ЦРЦ Пресс.
- Манковски, Р.; Субеди, А.; Форст, М.; Мариагер, С. О.; Цхоллет, М.; Лемке, Х. Т.; Робинсон, Ј. С.; Гловниа, Ј. М.; Минитти, М. П.; Франо, А.; Фецхнер, М.; Спалдин, Н. А.; Лоев, Т.; Кеимер, Б.; Георгес, А.; Цаваллери, А. (2014). "Нелинеарна динамика решетке као основа за појачану суперпроводност у ИБа2Цу3О6.5". Природа. 516 (7529): 71–73.
- Моурацхкине, А. (2004). Суперпроводност собе и температуре. Цамбридге Интернатионал Сциенце Публисхинг.