Wat is een superconductor op hoge temperatuur?

Een superconductor met hoge temperatuur (HTS) is een materiaal dat supergeleidende elektrische eigenschappen boven de temperatuur van de vloeistofstaat van helium demonstreert. Dit temperatuurbereik, van ongeveer -452 ° tot -454 ° Fahrenheit (-269 ° tot -270 ° Celsius) werd beschouwd als de theoretische limiet voor supergeleiding. In 1986 ontdekten de Amerikaanse onderzoekers Karl Muller en Johannes Bednorz echter een groep supergeleiders met een hoge temperatuur op basis van koper. Deze cupraten, zoals yttriumbarium koperoxide, YBCO ₇ , variaties op Lanthanum strontium koperoxide, LSCO en koperoxide van kwik, hgcuo, vertoonden supergonductiviteit bij temperaturen zo hoog als -256 ° Fahrenheit (-160 ° Celsius).

De ontdekking van Muller en Bednorz leidde tot de toekenning van de Nobelprijs voor natuurkunde in 1987 aan beide onderzoekers, maar het veld bleef evolueren. Lopende studie in 2008 produceerde een nieuwe klasse verbindingen die supergeleiding vertoonden, gebaseerd op de elementen van iRon en Arseen, zoals Lanthanum -oxide -ijzerarseen, Laofeas. Het werd voor het eerst aangetoond als een supergeleider op hoge temperatuur door Hideo Hosono, een onderzoeker van de materialenwetenschappen in Japan, bij een temperatuurbereik van -366 ° Fahrenheit (-221 ° Celsius). Andere zeldzame elementen gemengd met ijzer, zoals cerium, samarium en neodymium creëerden nieuwe verbindingen die ook supergeleidende eigenschappen vertoonden. Het record van 2009 voor een supergeleider met een hoge temperatuur werd bereikt met een verbinding gemaakt van thallium, kwik, koper, barium, calcium, strontium en zuurstof gecombineerd, die supergeleidbaarheid vertoont bij -211 ° Fahrenheit (-135 ° Celsius).

De focus van het gebied van superconductoronderzoek op hoge temperatuur vanaf 2011 was materiaalwetenschap engineering van betere verbindingen. Wanneer temperaturen van -211 ° Fahrenheit (-135 ° Celsius) werden bereikt voor supergeleidende materialen,Hierdoor konden hun kwaliteiten worden onderzocht in aanwezigheid van vloeibare stikstof. Aangezien vloeibare stikstof een veel voorkomende en stabiele component is van veel laboratoriumomgevingen en bestaat bij een temperatuur van -320 ° Fahrenheit (-196 ° Celsius), heeft het testen van nieuwe materialen veel praktischer en wijdverspreid gemaakt.

Het voordeel van supergeleidende technologie voor de conventionele samenleving vereist nog steeds materialen die dicht bij kamertemperatuur kunnen werken. Omdat supergeleiders letterlijk geen weerstand bieden tegen elektrische stroming, kan de stroom bijna voor onbepaalde tijd door supergeleidende draad gaan. Dit zou het stroomverbruik voor alle elektrische behoeften verminderen en dergelijke apparaten ultrasnel maken in vergelijking met standaard elektronica-technologie. Krachtige magneten zouden beschikbaar komen voor betaalbare magnetische levitatietreinen, medische toepassingen en fusie -energieproductie. Ook kunnen dergelijke supergeleiderstechnologieën de ontwikkeling van kwantumcomputers bevatten die mogelijk honderden honderdenvan miljoenen keren sneller bij het verwerken van gegevens dan die welke in 2011 bestaan.