Che cos'è un superconduttore ad alta temperatura?
Un superconduttore ad alta temperatura (HTS) è un materiale che dimostra proprietà elettriche superconduttive al di sopra della temperatura allo stato liquido dell'elio. Questo intervallo di temperature, da circa -452 ° a -454 ° Fahrenheit (da -269 ° a -270 ° Celsius), era ritenuto il limite teorico per la superconduttività. Nel 1986, tuttavia, i ricercatori statunitensi Karl Muller e Johannes Bednorz hanno scoperto un gruppo di composti superconduttori ad alta temperatura a base di rame. Questi cuprati, come l'ossido di rame di bario di ittrio, YBCO 7 , le variazioni di ossido di rame e stronzio di lantanio, LSCO e ossido di rame e mercurio, HgCuO, hanno mostrato superconduttività a temperature fino a -256 ° Fahrenheit (-160 ° Celsius).
La scoperta di Muller e Bednorz ha portato alla consegna del Premio Nobel per la fisica nel 1987 a entrambi i ricercatori, ma il campo ha continuato a evolversi. Uno studio in corso nel 2008 ha prodotto una nuova classe di composti che mostrava superconduttività, basata su elementi di ferro e arsenico, come l'arsenico di ferro all'ossido di lantanio, LaOFeAs. È stato dimostrato per la prima volta come superconduttore ad alta temperatura da Hideo Hosono, un ricercatore di scienza dei materiali in Giappone, a una temperatura di -366 ° Fahrenheit (-221 ° Celsius). Altri elementi rari mescolati con ferro, come cerio, samario e neodimio hanno creato nuovi composti che hanno anche dimostrato proprietà superconduttive. Il record del 2009 per un superconduttore ad alta temperatura è stato raggiunto con un composto composto da tallio, mercurio, rame, bario, calcio, stronzio e ossigeno combinati, che dimostra superconduttività a -211 ° Fahrenheit (-135 ° Celsius).
L'attenzione nel campo della ricerca sui superconduttori ad alta temperatura a partire dal 2011 è stata l'ingegneria scientifica dei materiali di composti migliori. Quando sono state raggiunte temperature di -211 ° Fahrenheit (-135 ° Celsius) per materiali superconduttori, questo ha permesso di esaminarne le qualità in presenza di azoto liquido. Poiché l'azoto liquido è un componente comune e stabile di molti ambienti di laboratorio ed esiste ad una temperatura di -320 ° Fahrenheit (-196 ° Celsius), ha reso molto più pratico e diffuso il collaudo di nuovi materiali.
Il vantaggio della tecnologia superconduttiva per la società convenzionale richiede ancora materiali in grado di funzionare a temperatura ambiente. Poiché i superconduttori non offrono letteralmente alcuna resistenza al flusso elettrico, la corrente potrebbe passare attraverso il filo superconduttore quasi indefinitamente. Ciò ridurrebbe i tassi di consumo energetico per tutte le esigenze elettriche e renderebbe tali dispositivi ultraveloci rispetto alla tecnologia elettronica standard. Potenti magneti sarebbero disponibili per treni a levitazione magnetica convenienti, applicazioni mediche e produzione di energia da fusione. Inoltre, tali tecnologie di superconduttori potrebbero includere lo sviluppo di computer quantistici potenzialmente centinaia di milioni di volte più veloci nell'elaborazione dei dati rispetto a quelli esistenti nel 2011.