Cos'è un superconduttore ad alta temperatura?
Un superconduttore ad alta temperatura (HTS) è un materiale che dimostra proprietà elettriche superconduttori al di sopra della temperatura a stato liquido dell'elio. Questo intervallo di temperatura, 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 basati sul rame. Queste cuprate, come ossido di rame del bario di ittrio, ybco 7 , variazioni sull'ossido di rame di Lanthanum strontium, LSCO e ossido di rame di mercurio, Hgcuo, hanno mostrato superconduttività a temperature fino a -256 ° Fahrenheit (-160 ° Cesius).
La scoperta di Muller e Bednorz ha portato all'assegnazione del premio Nobel in fisica nel 1987 a entrambi i ricercatori, ma il campo ha continuato a evolversi. Lo studio in corso nel 2008 ha prodotto una nuova classe di composti che presentava superconduttività, basata sugli elementi di IRon e arsenico, come l'arsenico di ferro da ossido di lantanio, laofeas. È stato dimostrato per la prima volta come superconduttore ad alta temperatura da Hideo Hosono, un ricercatore di scienze dei materiali in Giappone, con un intervallo di temperatura di -366 ° Fahrenheit (-221 ° Celsius). Altri elementi rari mescolati con ferro, come cerio, samarium e neodimio hanno creato nuovi composti che hanno anche dimostrato proprietà superconduttivi. Il record a partire dal 2009 per un superconduttore ad alta temperatura è stato ottenuto con un composto realizzato in tallio, mercurio, rame, bario, calcio, stronzio e ossigeno combinato, che dimostra superconduttività a -211 ° Fahrenheit (-135 ° Celsius).
Il focus del campo della ricerca superconduttore 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,Ciò ha permesso di esaminare le loro 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 i test di nuovi materiali molto più pratici e diffusi.
Il vantaggio della tecnologia superconduttiva per la società convenzionale richiede ancora materiali in grado di funzionare a temperatura ambiente. Poiché i superconduttori 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, oltre a rendere tali dispositivi ultra-fant rispetto alla tecnologia elettronica standard. Potenti magneti sarebbero disponibili per treni di levitazione magnetica a prezzi accessibili, applicazioni mediche e produzione di energia di fusione. Inoltre, tali tecnologie di superconduttori potrebbero includere lo sviluppo di computer quantistici potenzialmente centinaiadi milioni di volte più velocemente nell'elaborazione dei dati rispetto a quelli che esistono nel 2011.