Co to jest nadprzewodnik wysokotemperaturowy?
Wysokotemperaturowy nadprzewodnik (HTS) jest materiałem, który wykazuje nadprzewodzące właściwości elektryczne powyżej temperatury ciekłego helu. Ten zakres temperatur, od około -452 ° do -454 ° Fahrenheita (-269 ° do -270 ° Celsjusza) uważano za teoretyczną granicę nadprzewodnictwa. Jednak w 1986 r. Amerykańscy badacze Karl Muller i Johannes Bednorz odkryli grupę wysokotemperaturowych związków nadprzewodnikowych na bazie miedzi. Te miedziany, takie jak tlenek itru i baru, YBCO 7 , odmiany tlenku lantanu i strontu, LSCO i tlenku miedzi rtęci, HgCuO, wykazywały nadprzewodnictwo w temperaturach nawet -256 ° Fahrenheita (-160 ° Celsjusza).
Odkrycie dokonane przez Mullera i Bednorza doprowadziło do przyznania Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1987 r. Obu badaczom, ale dziedzina ta wciąż się rozwijała. Trwające badania w 2008 r. Dały nową klasę związków, które wykazywały nadprzewodnictwo, w oparciu o pierwiastki żelaza i arsenu, takie jak arsen z tlenku lantanu, LaOFeAs. Po raz pierwszy został zademonstrowany jako nadprzewodnik wysokotemperaturowy przez Hideo Hosono, badacza nauk materiałowych w Japonii, w zakresie temperatur -366 ° Fahrenheita (-221 ° Celsjusza). Inne rzadkie pierwiastki zmieszane z żelazem, takie jak cer, samarium i neodym, stworzyły nowe związki, które również wykazały właściwości nadprzewodzące. Rekordowy nadprzewodnik wysokotemperaturowy w 2009 r. Został osiągnięty dzięki połączeniu związku talu, rtęci, miedzi, baru, wapnia, strontu i tlenu, które wykazują nadprzewodnictwo w temperaturze -211 ° Fahrenheita (-135 ° Celsjusza).
W dziedzinie badań nadprzewodnikami wysokotemperaturowymi od 2011 r. Skupiono się na inżynierii materiałowej lepszych związków. Osiągnięcie temperatur -211 ° Fahrenheita (-135 ° Celsjusza) dla materiałów nadprzewodzących pozwoliło na zbadanie ich właściwości w obecności ciekłego azotu. Ponieważ ciekły azot jest powszechnym i stabilnym składnikiem wielu środowisk laboratoryjnych i występuje w temperaturze -320 ° Fahrenheita (-196 ° Celsjusza), sprawił, że testowanie nowych materiałów stało się znacznie bardziej praktyczne i rozpowszechnione.
Korzyści płynące z technologii nadprzewodnikowej dla konwencjonalnego społeczeństwa nadal wymagają materiałów, które mogą działać w temperaturze zbliżonej do pokojowej. Ponieważ nadprzewodniki nie mają dosłownie żadnego oporu dla przepływu elektrycznego, prąd może przepływać przez drut nadprzewodzący prawie w nieskończoność. Obniżyłoby to zużycie energii dla wszystkich potrzeb elektrycznych, a także uczyniłoby takie urządzenia ultraszybkimi w porównaniu ze standardową technologią elektroniczną. Silne magnesy stałyby się dostępne do niedrogich pociągów lewitacji magnetycznej, zastosowań medycznych i produkcji energii syntezy jądrowej. Również takie technologie nadprzewodników mogą obejmować rozwój komputerów kwantowych potencjalnie setek milionów razy szybszych w przetwarzaniu danych niż te, które istnieją w 2011 roku.