Hvad er en høj-temperatur superleder?
En superleder med høj temperatur (HTS) er et materiale, der demonstrerer superledende elektriske egenskaber over heliumens flydende tilstandstemperatur. Dette temperaturområde, fra ca. -452 ° til -454 ° Fahrenheit (-269 ° til -270 ° Celsius), antages at være den teoretiske grænse for superledende. I 1986 opdagede de amerikanske forskere Karl Muller og Johannes Bednorz imidlertid en gruppe superlederforbindelser med høj temperatur baseret på kobber. Disse cuprates, såsom yttrium bariumkobberoxid, YBCO 7 , variationer på lanthanum strontium kobberoxid, LSCO og kviksølv kobberoxid, Hgcuo, udviste superledningsevne ved temperaturer så høje som -256 ° Fahrenheit (-160 ° Celsius).
Opdagelsen af Muller og Bednorz førte til tildeling af Nobelprisen i fysik i 1987 til begge forskere, men feltet fortsatte med at udvikle sig. Den igangværende undersøgelse i 2008 producerede en ny klasse af forbindelser, der udviste superledende, baseret på elementerne i IRon og arsen, såsom lanthanumoxidjernarsen, laofeas. Det blev først demonstreret som en høj-temperatur superleder af Hideo Hosono, en materialevidenskabelig forsker i Japan, i et temperaturområde på -366 ° Fahrenheit (-221 ° Celsius). Andre sjældne elementer blandet med jern, såsom cerium, samarium og neodymium skabte nye forbindelser, der også demonstrerede superconduktive egenskaber. Rekorden fra 2009 for en høj temperatur superleder blev opnået med en forbindelse fremstillet af thallium, kviksølv, kobber, barium, calcium, strontium og ilt kombineret, hvilket demonstrerer superledelse ved -211 ° Fahrenheit (-135 ° Celsius).
Fokus for området med høj-temperatur superlederforskning fra 2011 har været materialevidenskabelig konstruktion af bedre forbindelser. Når temperaturerne på -211 ° Fahrenheit (-135 ° Celsius) blev nået til superledende materialer,Dette gjorde det muligt for deres kvaliteter at blive undersøgt i nærvær af flydende nitrogen. Da flydende nitrogen er en almindelig og stabil komponent i mange laboratoriemiljøer og eksisterer ved en temperatur på -320 ° Fahrenheit (-196 ° Celsius), har det gjort test af nye materialer langt mere praktisk og udbredt.
Fordelen ved superledende teknologi til konventionelt samfund kræver stadig materialer, der kan fungere tæt på stuetemperatur. Da superledere bogstaveligt talt ikke tilbyder nogen modstand mod elektrisk strømning, kunne strøm passere gennem superledende ledning næsten på ubestemt tid. Dette ville reducere strømforbruget for alle elektriske behov samt gøre sådanne enheder ultrahurtigt sammenlignet med standard elektronik teknologi. Kraftige magneter ville blive tilgængelige for overkommelige magnetiske levitationstog, medicinske applikationer og fusionsenergiproduktion. Sådanne superlederteknologier kan også omfatte udvikling af kvantecomputere, der potentielt er hundrederaf millioner af gange hurtigere ved behandling af data end dem, der findes i 2011.