Hvad er en højtemperatur-superleder?
En højtemperatursuperleder (HTS) er et materiale, der demonstrerer superledende elektriske egenskaber over væsketilstandstemperaturen i helium. Dette temperaturområde fra ca. -452 ° til -454 ° Fahrenheit (-269 ° til -270 ° Celsius) blev antaget at være den teoretiske grænse for superledningsevne. I 1986 opdagede imidlertid de amerikanske forskere Karl Muller og Johannes Bednorz en gruppe superledende forbindelser med høj temperatur baseret på kobber. Disse kobber, såsom yttrium bariumkobberoxid, YBCO 7 , variationer på lanthanum strontium kobberoxid, LSCO og kviksølvkobberoxid, HgCuO, udviste superledningsevne ved temperaturer så højt som -256 ° Fahrenheit (-160 ° Celsius).
Muller og Bednorz opdagelse førte til tildelingen 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 superledningsevne, baseret på elementerne af jern og arsen, såsom lanthanoxid, jernarsen, LaOFeAs. Det blev først demonstreret som en højtemperatur-superleder af Hideo Hosono, en materialevidenskabsforsker i Japan, ved et temperaturområde på -366 ° Fahrenheit (-221 ° Celsius). Andre sjældne elementer blandet med jern, såsom cerium, samarium og neodymium, skabte nye forbindelser, der også demonstrerede superledende egenskaber. Rekorden fra 2009 for en højtemperatur-superleder blev opnået med en forbindelse fremstillet af thallium, kviksølv, kobber, barium, calcium, strontium og ilt kombineret, hvilket demonstrerer superledningsevne ved -211 ° Fahrenheit (-135 ° Celsius).
Fokus inden for højtemperatur-superlederforskning fra 2011 har været materialevidenskabelig konstruktion af bedre forbindelser. Når temperaturer på -211 ° Fahrenheit (-135 ° Celsius) blev nået for superledende materialer, tillod dette deres egenskaber at blive undersøgt i nærværelse af flydende nitrogen. Da flydende nitrogen er en almindelig og stabil komponent i mange laboratoriemiljøer og findes ved en temperatur på -320 ° Fahrenheit (-196 ° Celsius), har det gjort testning af nye materialer langt mere praktisk og udbredt.
Fordelen ved superledende teknologi for det konventionelle samfund kræver stadig materialer, der kan fungere tæt på stuetemperatur. Da superledere bogstaveligt talt ikke har nogen modstand mod elektrisk strøm, kan strøm passere gennem superledende ledning næsten på ubestemt tid. Dette ville reducere strømforbrugshastighederne for alle elektriske behov og gøre sådanne enheder ultrahurtige sammenlignet med standard elektronikteknologi. Kraftige magneter ville blive tilgængelige til overkommelige magnetiske levitationstog, medicinske applikationer og fusionenergiproduktion. Sådanne superlederteknologier kan også omfatte udvikling af kvantecomputere, der potentielt hundreder af millioner gange er hurtigere til behandling af data end dem, der findes i 2011.