Hva er en høy temperatur superleder?
En høy temperatur superleder (HTS) er et materiale som demonstrerer superledende elektriske egenskaper over væsketilstandstemperaturen til helium. Dette temperaturområdet, fra ca. -452 ° til -454 ° Fahrenheit (-269 ° til -270 ° Celsius) ble antatt å være den teoretiske grensen for superledningsevne. I 1986 oppdaget imidlertid de amerikanske forskerne Karl Muller og Johannes Bednorz en gruppe superledere-forbindelser med høy temperatur basert på kobber. Disse kupratene, så som yttrium bariumkobberoksyd, YBCO 7 , variasjoner på lantanstrontiumkobberoksyd, LSCO og kvikksølvkobberoksyd, HgCuO, utviste superledningsevne ved temperaturer så høye som -256 ° Fahrenheit (-160 ° C).
Oppdagelsen av Muller og Bednorz førte til tildelingen av Nobelprisen i fysikk i 1987 til begge forskerne, men feltet fortsatte å utvikle seg. Pågående undersøkelse i 2008 produserte en ny klasse av forbindelser som viste supreledningsevne, basert på elementene av jern og arsen, så som lantanoksid jernarsen, LaOFeAs. Den ble først demonstrert som en høytemperatur superleder av Hideo Hosono, en materialvitenskapelig forsker i Japan, ved et temperaturområde på -366 ° Fahrenheit (-221 ° Celsius). Andre sjeldne elementer blandet med jern, som cerium, samarium og neodymium, skapte nye forbindelser som også demonstrerte superledende egenskaper. Fra og med 2009 ble rekorden for en høy temperatur superleder oppnådd med en forbindelse fremstilt av tallium, kvikksølv, kobber, barium, kalsium, strontium og oksygen kombinert, noe som demonstrerer superledningsevne ved -211 ° Fahrenheit (-135 ° Celsius).
Fokuset for feltet høytemperatur-superlederforskning fra 2011 har vært materialvitenskapsteknikk for bedre forbindelser. Når temperaturer på -211 ° Fahrenheit (-135 ° Celsius) ble nådd for superledende materialer, tillot dette deres egenskaper å bli undersøkt i nærvær av flytende nitrogen. Siden flytende nitrogen er en vanlig og stabil komponent i mange laboratoriemiljøer og eksisterer ved en temperatur på -320 ° Fahrenheit (-196 ° Celsius), har det gjort testing av nye materialer langt mer praktisk og utbredt.
Fordelen med superledende teknologi for det konvensjonelle samfunnet krever fortsatt materialer som kan fungere nær romtemperatur. Siden superledere bokstavelig talt ikke har noen motstand mot elektrisk strøm, kan strøm passere gjennom superledende ledning nesten på ubestemt tid. Dette vil redusere strømforbrukshastigheten for alle elektriske behov, samt gjøre slike enheter ultrahurtige sammenlignet med standard elektronikkteknologi. Kraftige magneter vil bli tilgjengelige for rimelige magnetiske levitasjonstog, medisinske applikasjoner og fusjonsenergiproduksjon. I tillegg kan slike superlederteknologier inkludere utvikling av kvantecomputere potensielt hundrevis av millioner ganger raskere ved prosessering av data enn de som eksisterer i 2011.