V iskanju sobnih temperaturnih superprevodnikov

Predstavljajte si svet, v katerem vlaki z magnetno levitacijo (maglev) so običajni, računalniki so strele, napajalni kabli imajo malo izgube, novi detektorji delcev pa obstajajo. To je svet, v katerem so superprevodniki sobne temperature resničnost. Zaenkrat so to sanje o prihodnosti, toda znanstveniki so bližje kot kdaj koli prej doseganju sobne temperature.

Superprevodnik sobne temperature (RTS) je vrsta visokotemperaturnega superprevodnika (high-T)_c ali HTS), ki deluje bližje sobna temperatura kot da absolutna nič. Vendar je delovna temperatura nad 0 ° C (273,15 K) še vedno precej nižja od tiste, ki jo večina od nas smatra za "normalno" sobno temperaturo (20 do 25 ° C). Pod kritično temperaturo je: superprevodnik ima nič električni upor in izgon polj magnetnega pretoka. Čeprav gre za čezmerno poenostavitev, lahko superprevodnost velja za popolno stanje električna prevodnost.

Visokotemperaturni superprevodniki imajo superprevodnost nad 30 K (-243,2 ° C). Medtem ko je treba tradicionalni superprevodnik hladiti s tekočim helijem, da postane superprevodljiv, je lahko visokotemperaturni superprevodnik

Kritična temperatura za superprevodnost na praktično temperaturo je sveti gral za fizike in elektro inženirje. Nekateri raziskovalci menijo, da je superprevodnost sobne temperature nemogoča, medtem ko drugi opozarjajo na napredek, ki je že presegel prejšnja prepričanja.

Superprevodnost je leta 1911 odkrila Heike Kamerlingh Onnes v trdnem srebru, ohlajenem s tekočim helijem (Nobelova nagrada za fiziko 1913). Šele v tridesetih letih prejšnjega stoletja so znanstveniki predlagali razlago, kako deluje superprevodnost. Leta 1933 sta Fritz in Heinz London pojasnila Meissnerjev učinek, v katerem superprevodnik izžene notranja magnetna polja. Iz londonske teorije so razlage postale vključene v teorijo Ginzburg-Landau (1950) in mikroskopsko teorijo BCS (1957, imenovano za Bardeen, Cooper in Schrieffer). Po teoriji BCS se je zdelo, da je superprevodnost prepovedana pri temperaturah nad 30 K. Kljub temu sta leta 1986 Bednorz in Müller odkrila prvi visokotemperaturni superprevodnik, perovskitni material na osnovi lantana, s prehodno temperaturo 35 K. Odkritje jim je prineslo Nobelovo nagrado za fiziko iz leta 1987 in odprlo vrata za nova odkritja.

Najvišji temperaturni superprevodnik do zdaj, ki sta ga leta 2015 odkrila Mihael Eremets in njegova ekipa, je žveplov hidrid (H₃S). Žveplov hidrid ima prehodno temperaturo okoli 203 K (-70 ° C), vendar le pod izjemno visokim pritiskom (okoli 150 gigapaskalov). Raziskovalci predvidevajo, da se bo kritična temperatura zvišala nad 0 ° C, če se atomi žvepla nadomestijo s fosforjem, platino, selenom, kalijem ali telurjem in se uporabi še višji tlak. Medtem ko znanstveniki predlagajo razlago vedenja žveplovega hidridnega sistema, niso mogli ponoviti električnega ali magnetnega vedenja.

Ponavodno delovanje sobno-temperature je zahtevano tudi za druge materiale poleg žveplovega hidrida. Visokotemperaturni superprevodniški itrijev barijev oksid (YBCO) lahko z uporabo infrardečih laserskih impulzov postane superprevodljiv pri 300 K. Fizikalnik trdnih snovi Neil Ashcroft predvideva, da mora biti trdni kovinski vodik superprevodni blizu sobne temperature. Harvardska ekipa, ki je trdila, da izdeluje kovinski vodik, je poročala, da je Meissnerjev učinek mogoče opaziti pri 250 K. Temelji na paru elektronov, posredovanem z ekscitoni (ne s fononskim posredovanjem spajanja teorije BCS) v organskih polimerih pod desno je mogoče opaziti možno visoko temperaturno superprevodnost pogoji.

V znanstveni literaturi se pojavljajo številna poročila o superprevodnosti pri sobni temperaturi, zato se od leta 2018 dosežek zdi mogoč. Vendar učinek le redko traja dolgo in ga je hudiče težko ponoviti. Drugo vprašanje je, da bo za dosego Meissnerjevega učinka potreben ekstremni pritisk. Ko je izdelan stabilen material, najočitnejše aplikacije vključujejo razvoj učinkovitega električnega ožičenja in močnih elektromagnetov. Od tam je nebo meja, kar se tiče elektronike. Superprevodnik pri sobni temperaturi ponuja možnost, da pri praktični temperaturi ni izgube energije. Večine aplikacij RTS si še nismo zamislili.

• Superprevodnik sobne temperature (RTS) je material, ki je sposoben presežne prevodnosti nad temperaturo 0 ° C. Pri običajni sobni temperaturi ni nujno, da je superprevodljiv.
• Čeprav mnogi raziskovalci trdijo, da so opazili nadprovodnost pri sobni temperaturi, znanstveniki rezultatov niso mogli zanesljivo ponoviti. Vendar obstajajo visokotemperaturni superprevodniki s prehodnimi temperaturami med -243,2 ° C in -135 ° C.
• Potencialne uporabe superprevodnikov sobne temperature vključujejo hitrejše računalnike, nove metode shranjevanja podatkov in izboljšan prenos energije.

• Bednorz, J. G.; Müller, K. A. (1986). "Možna visoka TC prevodnost v sistemu Ba-La-Cu-O". Zeitschrift für Physik B. 64 (2): 189–193.
• Drozdov, A. P.; Eremets, M. JAZ.; Trojan, jaz. A.; Ksenofontov, V.; Shylin, S. JAZ. (2015). "Konvencionalna superprevodnost pri 203 kelvina pri visokih tlakih v sistemu žveplovega hidrida". Narava. 525: 73–6.
• Ge, Y. F.; Zhang, F.; Yao, Y. G. (2016). "Prvi principi prikaz superprevodnosti pri 280 K v vodikovem sulfidu z nizko substitucijo fosforja". Phys. Rev. B. 93 (22): 224513.
• Khare, Neeraj (2003). Priročnik za visoko temperaturno superprevodniško elektroniko. 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. A.; Loew, T.; Keimer, B.; Georges, A.; Cavalleri, A (2014). "Nelinearna dinamika rešetke kot osnova za povečano superprevodnost v YBa₂Cu₃O_6.5". Narava. 516 (7529): 71–73.
• Mourachkine, A. (2004). Soprostralna temperatura sobe. Cambridge International Science Publishing.