U potrazi za superprevodnicima sobne temperature

Zamislite svijet u kojem vlakovi magnetske levitacije (maglev) su uobičajena pojava, računala su munjevita, kablovi za napajanje imaju mali gubitak, a postoje i novi detektori čestica. Ovo je svijet u kojem su superprovodnici sobne temperature stvarnost. Za sada je ovo san budućnosti, ali znanstvenici su bliži nego ikad do postizanja supravodljivosti na sobnoj temperaturi.

Superprevodnik sobne temperature (RTS) vrsta je visokotemperaturnog supravodiča (high-T)_c ili HTS) koji djeluje bliže sobna temperatura nego da apsolutna nula. Međutim, radna temperatura iznad 0 ° C (273,15 K) još je uvijek znatno niža od one koju većina nas smatra "normalnom" sobnom temperaturom (20 do 25 ° C). Ispod kritične temperature nalazi se the supravodiča ima nulu električni otpor i izbacivanje polja magnetskog fluksa. Iako se radi o prevelikoj pojednostavljenosti, nadprovodnost se može smatrati savršenim stanjem električna provodljivost.

Visokotemperaturni superprovodnici pokazuju supravodljivost iznad 30 K (-243,2 ° C). Dok se tradicionalni superprovodnik mora hladiti tekućim helijem da postane superprovodljiv, visokotemperaturni superprevodnik može biti

Povećanje kritične temperature za supravodljivost do praktične temperature je sveti gral za fizičare i inženjere elektrotehnike. Neki istraživači vjeruju da je supravodljivost sobne temperature nemoguća, dok drugi ukazuju na napredak koji je već premašio ranije držana uvjerenja.

Superprevodljivost je 1911. godine otkrila Heike Kamerlingh Onnes u čvrstoj živoj ohlađenoj tekućim helijem (Nobelova nagrada za fiziku 1913.). Tek 1930-ih znanstvenici su predložili objašnjenje kako superprovodljivost djeluje. 1933. Fritz i Heinz London objasnili su to Meissnerov efekt, u kojem superprevodnik istiskuje unutarnja magnetska polja. Iz londonske teorije, objašnjenja su prerasla u teoriju Ginzburg-Landau (1950) i mikroskopsku teoriju BCS (1957, nazvana po Bardeen, Cooper i Schrieffer). Prema teoriji BCS, činilo se da je supravodičnost zabranjena na temperaturama iznad 30 K. Ipak, 1986. Bednorz i Müller otkrili su prvi visokotemperaturni superprevodnik, perovskitni materijal na bazi lantana, s prijelaznom temperaturom od 35 K. Ovo otkriće donijelo im je Nobelovu nagradu za fiziku 1987. godine i otvorilo vrata za nova otkrića.

Superprevodnik s najvišom temperaturom do sada, koji su u 2015. otkrili Mihail Eremets i njegov tim, je sumporni hidrid (H₃S). Sumpor hidrid ima temperaturu prijelaza oko 203 K (-70 ° C), ali samo pod ekstremno visokim tlakom (oko 150 gigapaskala). istraživači predvidjeti da se kritična temperatura može povisiti iznad 0 ° C ako su atomi sumpora zamijenjeni fosforom, platinom, selenom, kalijem ili telurom i primjenjuje se još viši tlak. Međutim, iako su znanstvenici predložili objašnjenja ponašanja sustava sumpor hidrida, oni nisu mogli ponoviti električno ili magnetsko ponašanje.

Ponašanje provođenja sobne temperature na sobnoj temperaturi tvrđeno je i za druge materijale osim sumpor hidrida. Visokotemperaturni superprevodnik itrijev barijev oksid (YBCO) može postati superprovodljiv pri 300 K korištenjem infracrvenih laserskih impulsa. Fizičar čvrstog stanja Neil Ashcroft predviđa da će čvrsti metalni vodik biti supravodljiv blizu sobne temperature. Harvardski tim koji je tvrdio da proizvodi metalni vodik izvijestio je da je Meissnerov učinak primijećen na 250 K. Na temelju eksitonskog posredovanja elektrona (ne fononskim posredovanjem BCS teorije), to je moguća je visoka supertemperatura visoke temperature koja se može primijetiti u organskim polimerima s desne strane Uvjeti.

U znanstvenoj literaturi pojavljuju se brojna izvješća o supkovodljivosti sobne temperature pa se od 2018. dostignuće čini mogućim. Međutim, efekt rijetko traje dugo i teško je ponoviti. Drugo je pitanje što će biti potreban ekstremni pritisak da bi se postigao Meissnerov efekt. Jednom kada se dobije stabilan materijal, najočitije primjene uključuju razvoj učinkovitog električnog ožičenja i moćnih elektromagneta. Odatle je nebo granica, što se tiče elektronike. Superprevodnik sobne temperature nudi mogućnost gubitka energije na praktičnoj temperaturi. Većinu aplikacija RTS tek treba zamisliti.

• Superprovodnik sobne temperature (RTS) je materijal sposoban za provođenje iznad temperature od 0 ° C. Nije nužno superprovodno pri normalnoj sobnoj temperaturi.
• Iako mnogi istraživači tvrde da su primijetili suprovodljivost sobne temperature, znanstvenici nisu bili u mogućnosti pouzdano ponoviti rezultate. No, postoje visokotemperaturni superprovodnici s temperaturama prijelaza između -243,2 ° C i -135 ° C.
• Potencijalne primjene superprevodnika sobne temperature uključuju brža računala, nove metode pohrane podataka i poboljšani prijenos energije.

• Bednorz, J. G.; Müller, K. A. (1986). "Moguća visoka superprovodljivost TC u sustavu Ba-La-Cu-O". Zeitschrift für Physik B. 64 (2): 189–193.
• Drozdov, A. P.; Eremets, M. I.; Troyan, ja. A.; Ksenofontov, V.; Shylin, S. I. (2015). "Konvencionalna supravodljivost na 203 kelvina pri visokim pritiscima u sustavu sumpornog hidrida". Priroda. 525: 73–6.
• Ge, Y. F.; Zhang, F.; Yao, Y. G. (2016). "Demonstracija prvih principa nadprovodnosti pri 280 K u vodikov sulfidu s niskom supstitucijom fosfora". Phys. Rev. B. 93 (22): 224513.
• Khare, Neeraj (2003). Priručnik za visokotemperaturnu elektroprerađivačku elektroniku. CRC Pritisnite.
• Mankowsky, R.; Subedi, A.; Först, M.; Mariager, S. O.; Chollet, M.; Lemke, H. T.; Robinson, J. S.; Glownia, J. M.; Minitti, M. P.; Frano, A.; Fechner, M.; Spaldin, N..; Loew, T.; Keimer, B.; Georges, A.; Cavalleri, A. (2014). "Nelinearna dinamika rešetke kao osnova za pojačanu superprovodljivost u YBa₂Cu₃O_6.5". Priroda. 516 (7529): 71–73.
• Mourachkine, A. (2004). Superprovodljivost sobne temperature. Cambridge International Science Publishing.