Vad är en högtemperatursupraledare?
En högtemperatursupraledare (HTS) är ett material som visar superledande elektriska egenskaper över vätsketillståndet i helium. Detta temperaturområde, från cirka -452 ° till -454 ° Fahrenheit (-269 ° till -270 ° Celsius) tros vara den teoretiska gränsen för superledningsförmåga. 1986 upptäckte dock de amerikanska forskarna Karl Muller och Johannes Bednorz en grupp superledarföreningar med hög temperatur baserade på koppar. Dessa koppar, såsom yttrium barium kopparoxid, YBCO 7 , variationer på lantanstrontium kopparoxid, LSCO och kvicksilver kopparoxid, HgCuO, uppvisade supraledningsförmåga vid temperaturer så höga som -256 ° Fahrenheit (-160 ° Celsius).
Muller och Bednorz upptäckt ledde till att Nobelpriset i fysik delades ut 1987 till båda forskarna, men området fortsatte att utvecklas. Pågående studie 2008 producerade en ny klass av föreningar som uppvisade supraledningsförmåga, baserad på elementen av järn och arsenik, såsom lantanoxid järnarsen, LaOFeAs. Det demonstrerades först som en högtemperatursupraledare av Hideo Hosono, en materialvetenskaplig forskare i Japan, vid ett temperaturintervall av -366 ° Fahrenheit (-221 ° Celsius). Andra sällsynta element blandade med järn, såsom cerium, samarium och neodymium skapade nya föreningar som också visade superledande egenskaper. Rekordet från 2009 för en högtemperatursupraledare uppnåddes med en förening tillverkad av tallium, kvicksilver, koppar, barium, kalcium, strontium och syre kombinerat, vilket visar supraledningsförmåga vid -211 ° Fahrenheit (-135 ° Celsius).
Fokus för högtemperatur-superledarforskning från och med 2011 har varit materialvetenskapsteknik för bättre föreningar. När temperaturer på -211 ° Fahrenheit (-135 ° Celsius) uppnåddes för superledande material, tillät detta att deras egenskaper undersöktes i närvaro av flytande kväve. Eftersom flytande kväve är en vanlig och stabil komponent i många laboratoriemiljöer och finns vid en temperatur på -320 ° Fahrenheit (-196 ° Celsius), har det gjort testning av nya material mycket mer praktiskt och utbrett.
Fördelen med superledande teknik för det konventionella samhället kräver fortfarande material som kan fungera nära rumstemperatur. Eftersom superledare bokstavligen inte erbjuder något motstånd mot elektriskt flöde, kan ström passera superledande tråd nästan på obestämd tid. Detta skulle minska strömförbrukningstakten för alla elektriska behov och göra sådana enheter ultrasnabba jämfört med standardelektronikteknik. Kraftfulla magneter skulle bli tillgängliga för prisvärda magnetiska levitationståg, medicinska tillämpningar och fusionenergiproduktion. Sådana supraledarteknologier kan också inkludera utvecklingen av kvantdatorer som potentiellt kan vara hundratals miljoner gånger snabbare vid bearbetning av data än de som finns 2011.