Сверхпроводники, работающие при комнатной температуре, приведут нас к необычным технологиям

    Сверхпроводники можно именовать одними из самых увлекательных и умопомрачительных материалов в природе. И не поддающиеся логическому дискуссии квантово-механические спецэффекты приводят к тамошнему, что у сверхпроводников ниже экстренной температуры совсем исчезает электромагнитное сопротивление. Единого сего характеристики довольно, дабы зажечь воображение. Ток, который может течь всегда, и не теряя никакой энергии, значит телепередачу энергии почти без утраты в кабелях. Когда возобновляемые родники энергии начнут доминировать в паутине и высоковольтные телепередачи сквозь материки предстанут непрерывными, кабели без утрат приведут к изрядной экономии.

    Наиболее тамошнего, сверхпроводящий провод, переносящий ток без утрат, станет хорошим хранилищем электроэнергии. В отличие от батарей, кои с течением времени ухудшаются, ежели сопротивление будет вправду нулевым, можно будет определить сверхпроводник сквозь млрд лет и найти, что в нем течет все этот же пожилой ток. Энергию можно существовало бы хранить неограниченно длительно!

    В отсутствие сопротивления сквозь сверхпроводящий провод можно существовало бы пропускать массивный ток и приобретать магнитные поля неописуемой мощности.

    Них можно существовало бы применять для левитирующих поездов и неописуемого разгона, преобразовав всю транспортную систему. Можно существовало бы применять на электрических станциях, заменяя нормальные способы, кои крутят турбину в магнитных поля для генерации электро энергии, и в квантовых персональных компьютерах, в каких нули и единицы (нормальные биты) заменяются текущим по часовой либо против часовой стрелки током в сверхпроводнике.

    Артур Кларк в один прекрасный момент произнес, что довольно развитая разработка будет неотличима от магии; сверхпроводники точно похожи на чудесные прибора. Посему же они до сего времени и не видоизменили наш мир? Неполадка в экстренной температуре.

    Для большинства заведомых этаких материалов экстренная температура — это сотки градусов ниже точки замерзания. У сверхпроводников а также существуют экстренное магнитное поле; за пределами магнитного поля конкретной силы они перестают ишачить. Эдак получилось, что материалы с внутренней высочайшей экстренной температурой часто дают и самые массивные магнитные поля при охлаждении изрядно ниже данной температуры.

    Это же означает, что применение сверхпроводников до сего времени существовало ограничено ситуациями, когда вы могли дозволить самому себе остывание компонент практически перед началом температуры абсолютного нуля: в ускорителях частиц и на экспериментальных реакторах ядерного синтеза, к примеру.

    Однако даже ежели некие критерии сверхпроводниковых технологий ограничивают них в применении, поиск высокотемпературных сверхпроводников длится. Почти все физики все гораздо веруют, что сверхпроводники, работающие при комнатной температуре, умеют существовать. И этакое открытие проложило бы дорогу неописуемым новейшим технологиям.

    В поиске сверхпроводников, действующих при комнатной температуре

    Опосля тамошнего, как только Хейке Камерлинг-Оннес случаем открыл сверхпроводимость, пытаясь обосновать теорию лорда Кельвина об фолиант, что сопротивление будет расти при снижении температуры, теоретики пробуют растолковать новое свойство в надежде, что его осознание дозволит сделать сверхпроводники, работающие при комнатной температуре.

    Эдак возникла теория БКШ (Бардина, Купера, Шриффера), которая поясняет некие характеристики сверхпроводников. А также существовало предсказано, что мечта технологов, сверхпроводники при комнатной температуре, возможно неисполнима; наибольшая температура сверхпроводимости согласно теории БКШ составляла всего 30 градусов свыше абсолютного нуля.

    В 1980-х годах все поменялось, благодаря открытию причудливой высокотемпературной сверхпроводимости. «Высокая температура» все гораздо максимально прохладная: самая высочайшая температура для сверхпроводимости составила -70 градусов для сульфида водорода при очень высочайшем давлении. При обычном давлении верхним пределом является -140 градусов. К огорчению, высокотемпературные сверхпроводники, кои просят относительно недорогого водянистого азота, а уж и не водянистого гелия, для остывания — это же по наибольшей части хрупкая керамика, которую позарез мудрено свернуть в провода и применить на практике.

    Беря во внимание ограничения высокотемпературных сверхпроводников, ученые продолжают предполагать, что существуют идеальный вариант, ожидающий открытия — неописуемый новейший материал, который изготовит сверхпроводимость доступной, удобной, а уж первостепенное — работающей при комнатной температуре.

    Волнующие намеки

    Без подробного теоретического осознания появления сего явления — хотя значимый прогресс производится всегда — ученые время от времени ощущают, что занимаются гаданием на кофейной гуще, пытаясь подобрать пригодные материалы. Это же похоже на попытку угадать номер смартфона, который составлен из таблицы систематических частей заместо цифр. Однако перспектива останется и максимально беспокоит. Нобелевская премия и чудный, новейший мир энергии и электро энергии — хорошая заслуга за удачный итог.

    В энных изучениях главное внимание уделяется купратам, трудным кристаллам, содержащим слои меди и атомов кислорода. Соединение купратов с разнообразными элементами, экзотичными стыками вроде ртуть-барий-кальций-медь оксида, производят фаворитные сверхпроводники, узнаваемые сейчас.

    Ученые а также продолжают докладывать аномальные и внезапные анонсы об фолиант, что пропитанный водой графит может выступать в качестве сверхпроводника, действующего при комнатной температуре, однако нет никаких указателей на то, что эти анонсы можно положить в базу технологий.

    Сначала 2017 года, исследуя самые экстремальные и экзотичные формы материи, кои мы можем сделать на Планете земля, ученые ухитрились сжать водород перед началом состояния сплава. Для сего им же пригодилось давление, превышающее давление в ядре Почвы и в тыщи раз большее, чем на деньке океана. Некие ученые в данной области — физике конденсированной материи — вообще сомневаются, что чугунный водород удалось произвести.

    Но полагается, что чугунный водород возможно сверхпроводником, действующим при комнатной температуре. Однако работа с образчиками оказывается максимально сложноватой, так как даже алмазы, содержащие чугунный водород, и не выдерживают чертовского давления.

    Сверхпроводимость — или поведение, очень ее напоминающее, — также наблюдалась у иттрий-барий-медь оксида при комнатной температуре в 2014 году. Неполадка только в фолиант, что транспорт электрона проходил только крохотную долю секунды и добивался бомбардировки материала лазерными импульсами.

    И не особо удобно — да. Увлекательно — гораздо бы!

    И альтернативные новейшие материалы показывают любознательные характеристики. Нобелевская премия по физике 2016 года существовала присуждена за теоретическую работу, которая охарактеризовывает топологические изоляторы — материалы, проявляющие схожее странноватое квантовое поведение. Них можно полагать безупречными изоляторами в общей толпе материала, однако необыкновенно оптимальными сверхпроводниками в узком слое на поверхности.

    Microsoft выполняет ставку на топологические изоляторы в качестве главного ингридиента квантового компа. А также они числятся потенциально необходимыми ингридиентами карликовых микросхем.

    Некие приметные характеристики транспорта электронов а также наблюдались в новеньких «двумерных» структурах — подобных графену, однако из остальных частей. Это же материалы шириной в один атом либо молекулу.

    Сверхпроводимость при комнатной температуре останется этакий же неуловимой и захватывающей, какой же и существовала в протяжении наиболее века. Невнятно, может ли существовать сверхпроводник, действующий при комнатной температуре, однако открытие высокотемпературных сверхпроводников является перспективным показателем тамошнего, что причудливые и максимально полезные квантовые спецэффекты умеют быть найдены совсем непредвиденно.

    Может быть, в дальнейшем — с помощью искусственного ума либо открытий камерлингов-оннесов 21 века — эти технологии а также предстанут неотличимы от магии.