Supraledare som fungerar vid rumstemperatur, kommer att leda oss till den fantastiska teknik

Supraledare kan kallas en av de mest intressanta och fantastiska material i naturen. Bortom någon logisk diskussion av kvantmekaniska effekter leder till det faktum att de supraledare under den kritiska temperaturen helt försvinner i det elektriska motståndet. En av den här egenskapen är tillräckligt för att väcka fantasin. Aktuell som kan flödet kontinuerligt utan att förlora någon energi, innebär en överföring av energi med praktiskt taget inga förluster i kablar. När förnybar energi börjar att dominera i nätverk och hög spänning överföring över kontinenter kommer att vara kontinuerlig kablar utan förluster kommer att leda till betydande besparingar.

Dessutom, supraledande tråd redovisade aktuella utan förlust, kommer att bli ett bra förråd av energi. Till skillnad från batterier, som så småningom försämras, om motståndet är verkligen noll, kommer det att vara möjligt att hitta en supraledare i en miljard år och tycker att det flyter samma ström. Energi kan vara lagrad på obestämd tid!

I avsaknad av motstånd genom supraledande tråd, skulle det vara möjligt att klara av en kraftig ström och magnetiska fält av otrolig kraft.

De kan användas för svävande tåg och otrolig acceleration, omvandla hela transportsystemet. Kan användas i kraftverk, som ersätter de konventionella metoder som roterar turbinen i ett magnetfält för att generera elektricitet, och i kvantdatorer där ettor och nollor (normal bitar) ersättas med den nuvarande medurs eller moturs för nuvarande i supraledare.

Arthur C. Clarke sade en gång att tillräckligt avancerad teknologi är omöjlig att skilja från magi, supraledare definitivt som en magisk enhet. Varför gör de fortfarande inte har förändrat vår värld? Problemet är den kritiska temperaturen.

De flesta av dessa material som den kritiska temperaturen är flera hundra grader under fryspunkten. Från supraledare har också ett kritiskt magnetfält utanför det magnetiska fältet av en viss intensitet att de inte längre fungerar. Det visade sig att material med hög inre kritisk temperatur och erbjuder ofta den mest kraftfulla magnetiska fält när de svalnat betydligt under denna temperatur.

Detta innebär att användningen av supraledare har hittills varit begränsad till situationer där du kan ha råd med kylning av komponenter till en temperatur på nästan absolut noll: partikelacceleratorer och experimentella reaktorer av kärnfusion, till exempel.

Men även om vissa aspekter av supraledande teknik begränsar dem i användning av högtemperatursupraledare, sökandet fortsätter. Många läkare tror fortfarande att supraledare som arbetar vid rumstemperatur, kan finnas. Och en sådan upptäckt skulle bana väg otrolig ny teknik.

I sökandet efter supraledare som fungerar vid rumstemperatur

Efter Heike kamerlingh Onnes av misstag upptäckte supraledning, försöker bevisa teorin om Lord Kelvin att motståndet kommer att öka när temperaturen sjunker, teoretiker försöker förklara den nya fastigheten i hopp om att hans förståelse kommer att göra det möjligt för oss att skapa supraledare som fungerar vid rumstemperatur.

Så var det BCS-teorin (Bardeen, Cooper, sniffer), vilket förklarar en del av de fastigheter för supraledare. Det var förutspådde också att drömmen om teknologer, supraledare vid rumstemperatur kan inte vara möjligt, maximal temperatur av supraledning, enligt BCS-teorin, var det bara 30 grader över den absoluta nollpunkten.

På 1980-talet, förändrades allt, tack vare upptäckten av ovanligt hög temperatur supraledning. "Hög temperatur" är fortfarande mycket cool: den högsta temperatur för supraledning uppgick till -70 grader till vätesulfid, vid extremt högt tryck. Vid normalt tryck, är den övre gränsen -140 grader. Tyvärr, högtemperatursupraledare, som kräver relativt billiga flytande kväve istället för flytande helium för att kyla är mest sköra keramik som är extremt svårt att förvandlas till tråd och praxis.

Med Tanke på de begränsningar av högtemperatursupraledare, forskare fortsätta att tro att det är ett bättre alternativ i väntan på upptäckt — en otrolig nytt material som kommer att göra supraledning prisvärda, praktiska, och viktigast av allt — som fungerar vid rumstemperatur.

Spännande tips

Utan en fördjupad teoretisk förståelse av detta fenomen — även om betydande framsteg görs hela tiden — ibland forskarna känner att de gör ett gissningar att försöka hitta lämpliga material. Det är som att försöka gissa det nummer som består av periodiska element i stället för siffror. Men utsikterna är fortsatt mycket bekymrade. Nobelpriset och en modig ny värld av energi-och el — inte en dålig belöning för ett lyckat resultat.

Vissa studier har fokuserat på cuprates, komplexa kristaller som innehåller lager av koppar och syre. Anslutning cuprates med olika element, exotiska substanser som kvicksilver-barium-kalcium-kopparoxid, skapa de bästa supraledare som är kända idag.

Forskare också att fortsätta att rapportera avvikande och oväntade nyheten att vatten-indränkt grafit kan fungera som en supraledare som är verksamma pårumstemperatur, men det finns inga tecken på att denna nyhet kan vara att sätta på en grund av teknik.

I början av 2017, utforska de mest extrema och exotiska former av materia som vi kan skapa på Jorden, forskare lyckats komprimera väte-metall-stat. För att de behövde ett tryck som är större än trycket i Jordens inre och är tusentals gånger större än på botten av havet. Några forskare i detta område — fysik kondenserade materiens i alla tvivel om att metalliskt väte kunde producera.

Det är Dock troligt att metalliskt väte kan vara en supraledare, som arbetar vid rumstemperatur. Men att arbeta med prover är mycket svårt, eftersom även diamanter som innehåller metalliskt väte, kan inte motstå en katastrofal tryck.

Supraledning eller beteende, starkt liknar henne, har också observerats i yttrium-barium-oxid koppar vid rumstemperatur under 2014. Det enda problemet är att elektron transport hölls endast en liten bråkdel av en sekund och krävde bombardemanget av material av laserpulserna.

Inte särskilt praktiskt — Ja. Det är intressant också.

Och andra nya material uppvisar intressanta egenskaper. Nobelpriset i fysik år 2016 tilldelades för det teoretiska arbete som präglar topologiska isolatorer, av — material uppvisar liknande konstigt quantum beteende. De kan anses vara perfekt isolatorer, den totala massan av material, men en ovanligt bra supraledare i ett tunt lager på ytan.

Microsoft bygger på topologiska isolatorer som en viktig komponent i en kvantdator. Även de anses som potentiellt viktiga komponenter i miniatyr kretsar.

Några anmärkningsvärda egenskaper elektron transport observerades också i den nya två-dimensionell" strukturer, som grafen, men av andra element. Dessa är material med en tjocklek av en atom eller molekyl.

Supraledning vid rumstemperatur är svårfångade och spännande, och som var för över ett sekel. Det är oklart om det kan vara en supraledare, som fungerar vid rumstemperatur, men upptäckten av högtemperatursupraledare är ett lovande tecken på att en ovanlig och mycket användbar kvanteffekter kan hittas oväntat.

Kanske i framtiden — med hjälp av artificiell intelligens eller upptäckter av camerlingo-onesaw av det 21: a århundradet, denna teknik kommer att bli omöjlig att skilja från magi.