Pri hľadaní supravodičov pre izbovú teplotu

Predstavte si svet, v ktorom vlaky s magnetickou levitáciou (maglev) sú bežné, počítače sú bleskovo rýchle, napájacie káble majú malú stratu a existujú nové detektory častíc. Toto je svet, v ktorom sú supravodiče izbovej teploty realitou. Zatiaľ je to sen o budúcnosti, ale vedci sú bližšie ako kedykoľvek predtým k dosiahnutiu supravodivosti pri izbovej teplote.

Supravodič s izbovou teplotou (RTS) je typ vysokoteplotného supravodiča (high-T)_C alebo HTS), ktorá funguje bližšie k izbová teplota ako do absolútna nula. Prevádzková teplota nad 0 ° C (273,15 K) je však stále hlboko pod úrovňou toho, čo väčšina z nás považuje za „normálnu“ izbovú teplotu (20 až 25 ° C). Pod kritickou teplotou je supravodič má nulu elektrický odpor a vylúčenie polí magnetického toku. Aj keď je to prílišné zjednodušenie, supravodivosť sa dá považovať za stav dokonalého elektrická vodivosť.

Supravodiče s vysokou teplotou vykazujú supravodivosť nad 30 K (-243,2 ° C). Zatiaľ čo tradičný supravodič musí byť chladený kvapalným héliom, aby sa stal supravodivým, supravodič vysokej teploty môže byť

Zvýšenie kritickej teploty pre supravodivosť na praktickú teplotu je svätým grálom pre fyzikov a elektrotechnikov. Niektorí vedci sa domnievajú, že supravodivosť pri izbovej teplote je nemožná, zatiaľ čo iní poukazujú na pokrok, ktorý už prekonal vieru v minulosti.

Supravodivosť bola objavená v roku 1911 Heike Kamerlingh Onnes v tuhej ortuti ochladenej kvapalným héliom (Nobelova cena za fyziku vo fyzike 1913). Až do tridsiatych rokov 20. storočia vedci navrhli vysvetlenie toho, ako funguje supravodivosť. V roku 1933 vysvetlili Fritz a Heinz Londýn Meissnerov efekt, v ktorej supravodič vylúči vnútorné magnetické polia. Z londýnskej teórie sa vysvetlenia stali teóriou Ginzburg-Landau (1950) a mikroskopickou teóriou BCS (1957, pomenovanou pre Bardeen, Cooper a Schrieffer). Podľa teórie BCS sa zdalo, že supravodivosť bola zakázaná pri teplotách nad 30 K. V roku 1986 Bednorz a Müller objavili prvý vysokoteplotný supravodič, perovskitový materiál na báze lantánu na báze lantánu s teplotou prechodu 35 K. Tento objav im získal Nobelovu cenu za fyziku z roku 1987 a otvoril dvere novým objavom.

Najvyšším supravodičom, ktorý doteraz objavil Michail Eremets a jeho tím v roku 2015, je hydrid síry (H₃S). Hydrid síry má teplotu prechodu okolo 203 K (-70 ° C), ale iba pri extrémne vysokom tlaku (okolo 150 gigapascalov). výskumníci predpovedať kritickú teplotu, ktorá by sa mohla zvýšiť nad 0 ° C, ak sa atómy síry nahradia fosforom, platinou, selénom, draslíkom alebo telurom a použije sa stále vyšší tlak. Vedci však navrhli vysvetlenia správania sa systému hydridu síry, nedokázali však replikovať elektrické alebo magnetické správanie.

Supravodivé správanie sa pri izbovej teplote bolo nárokované pre iné materiály okrem hydridu síry. Vysoko-teplotný supravodivý oxid medi bária ytria (YBCO) by sa mohol stať supravodivým pri 300 K pomocou infračervených laserových impulzov. Fyzik v tuhom stave Neil Ashcroft predpovedá, že pevný kovový vodík by mal byť supravodivý pri izbovej teplote. Tím Harvardovcov, ktorý tvrdil, že vyrába kovový vodík, hlásil Meissnerov efekt, možno sa pozoroval pri 250 K. Na základe excitonom sprostredkovaného párovania elektrónov (nie phonónom sprostredkovaného párovania teórie BCS) je to pri organických polyméroch pod pravou stranou by sa mohla pozorovať možná supravodivosť pri vysokých teplotách podmienky.

Vo vedeckej literatúre sa objavujú početné správy o supravodivosti pri izbovej teplote, takže od roku 2018 sa zdá, že je to možné. Účinok však málokedy trvá dlho a je diabolsky ťažké ho zopakovať. Ďalším problémom je, že na dosiahnutie Meissnerovho efektu môže byť potrebný extrémny tlak. Akonáhle je vyrobený stabilný materiál, medzi najzreteľnejšie aplikácie patrí vývoj účinného elektrického vedenia a výkonných elektromagnetov. Odtiaľ je oblohu limit, pokiaľ ide o elektroniku. Supravodič pri izbovej teplote ponúka možnosť straty energie pri praktickej teplote. Väčšina aplikácií RTS sa musí ešte len predstaviť.

• Supravodič pri izbovej teplote (RTS) je materiál schopný supravodivosti nad teplotou 0 ° C. Pri normálnej izbovej teplote to nemusí byť nevyhnutne supravodivé.
• Hoci mnohí vedci tvrdia, že pozorovali supravodivosť pri izbovej teplote, vedci neboli schopní spoľahlivo replikovať výsledky. Existujú však vysokoteplotné supravodiče s teplotou prechodu medzi -243,2 ° C a –135 ° C.
• Medzi potenciálne aplikácie supravodičov s izbovou teplotou patria rýchlejšie počítače, nové metódy ukladania údajov a zlepšený prenos energie.

• Bednorz, J. G.; Müller, K. A. (1986). „Možná vysoká supravodivosť TC v systéme Ba-La-Cu-O“. Zeitschrift für Physik B. 64 (2): 189–193.
• Drozdov, A. P.; Eremets, M. I.; Troyan, I. A.; Ksenofontov, V.; Shylin, S. I. (2015). „Konvenčná supravodivosť pri 203 kelvinoch pri vysokých tlakoch v systéme hydridu síry“. príroda. 525: 73–6.
• Ge, Y. F.; Zhang, F.; Yao, Y. G. (2016). „Preukázanie supravodivosti pri 280 K v sírovodíku s nízkou substitúciou fosforu“. Phys. Rev. B. 93 (22): 224513.
• Khare, Neeraj (2003). Príručka vysokoteplotnej supravodičovej elektroniky. CRC Stlačte.
• 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). „Nelineárna dynamika mriežky ako základ pre zvýšenú supravodivosť v YBa₂Cu₃O_6.5". príroda. 516 (7529): 71–73.
• Mourachkine, A. (2004). Supravodivosť pri izbovej teplote. Cambridge International Science Publishing.