E si...nou jwenn sipèkondiktè wo-tanperati? Liaisons de lespwa

Liy transmisyon san pèt, jeni elektrik ba-tanperati, superelectromagnets, finalman dousman konpresyon dè milyon de degre plasma nan réacteurs thermonucleaire, yon tren maglev trankil ak rapid. Nou gen anpil espwa pou superconductors...

Superkonduktivite yo rele eta materyèl zewo rezistans elektrik la. Sa a se reyalize nan kèk materyèl nan tanperati ki ba anpil. Li te dekouvri fenomèn pwopòsyon sa a Kamerling Onnes (1) nan mèki, an 1911. Fizik klasik pa rive dekri li. Anplis zewo rezistans, yon lòt karakteristik enpòtan nan superconductors se pouse jaden mayetik la soti nan volim lisa yo rele efè Meissner (nan kalite I superconductors) oswa konsantre nan jaden an mayetik nan "vortices" (nan tip II superconductors).

Pifò superconductors sèlman travay nan tanperati tou pre zewo absoli. Yo rapòte li se 0 Kelvin (-273,15 °C). Mouvman atòm yo nan tanperati sa a li prèske pa-inexistant. Sa a se kle nan superconductors. Nòmalman elektwon yo deplase nan kondiktè a fè kolizyon ak lòt atòm vibre, sa ki lakòz pèt enèji ak rezistans. Sepandan, nou konnen ke supèrkonduktivite posib nan tanperati ki pi wo. Piti piti, nou ap dekouvri materyèl ki montre efè sa a nan yon pi ba mwens Sèlsiyis, ak dènyèman menm nan plis. Sepandan, sa a ankò anjeneral ki asosye ak aplikasyon an nan presyon trè wo. Pi gwo rèv la se kreye teknoloji sa a nan tanperati chanm san presyon gigantesque.

Baz la fizik pou aparans nan eta a nan supèrkonduktivite se fòmasyon pè kago grabbers - sa yo rele an Cooper. Pè sa yo ka leve kòm yon rezilta nan inyon an nan de elektwon ak enèji menm jan an. Fermi enèji, i.e. enèji ki pi piti a nan ki enèji nan yon sistèm fermionic ap ogmante apre adisyon a nan yon lòt eleman, menm lè enèji nan entèraksyon an ki konekte yo se piti anpil. Sa a chanje pwopriyete elektrik yo nan materyèl la, depi transpòtè yo sèl yo se fermyon ak pè yo se bozon.

Kowopere Se poutèt sa, li se yon sistèm de fermyon (pa egzanp, elektwon) kominike youn ak lòt atravè vibrasyon nan lasi kristal la, ki rele fonon. Yo dekri fenomèn nan Leona kolabore an 1956 e li fè pati BCS teyori sipèkonduktivite ba-tanperati. Fermyon ki fòme pè Cooper a gen mwatye vire (ki dirije nan direksyon opoze), men vire ki lakòz sistèm nan plen, se sa ki, pè Cooper a se yon boson.

Supreconductor nan sèten tanperati yo se kèk eleman, pou egzanp, Kadmyòm, fèblan, aliminyòm, iridyòm, platinum, lòt moun pase nan eta a nan supèrkonduktivite sèlman nan presyon trè wo (pa egzanp, oksijèn, fosfò, souf, jèrmanyòm, ityòm) oswa nan la. fòm kouch mens (tengstèn, beryllium, chromium), ak kèk ka pa ankò superconducting, tankou ajan, kòb kwiv mete, lò, gaz nòb, idwojèn, byenke lò, ajan ak kwiv se yo ki pami kondiktè yo pi byen nan tanperati chanm.

"Segondè tanperati" toujou mande pou tanperati ki ba anpil

Nan 1964 ane William A. Little sijere posiblite pou egzistans segondè-tanperati supèrkonduktivite nan polymère òganik. Pwopozisyon sa a baze sou eksiton-medyatè appariement elèktron kontrèman ak fonon-medyatè pè nan teyori BCS. Tèm "superconductors tanperati anwo nan syèl la" te itilize pou dekri yon nouvo fanmi perovskite-structured seramik te dekouvwi pa Johannes G. Bednorz ak C.A. Müller nan 1986, pou ki yo te resevwa Pri Nobèl la. Nouvo superconductors seramik sa yo (2) te fèt ak kwiv ak oksijèn melanje ak lòt eleman tankou lantan, baryòm ak bismit.

2. Plak seramik plane sou leman pwisan

Soti nan pwen de vi nou an, "segondè-tanperati" supèrkonduktivite te toujou trè ba. Pou presyon nòmal, limit la te -140 ° C, e menm superconductors sa yo te rele "wo tanperati". Tanperati supèrkonduktivite a nan -70 ° C pou sulfid idwojèn te rive nan presyon trè wo. Sepandan, supèrkondiktè wo-tanperati mande pou relativman bon mache nitwojèn likid olye ke elyòm likid pou refwadisman, ki se esansyèl.

Nan lòt men an, li se sitou frajil seramik, pa trè pratik pou itilize nan sistèm elektrik.

Syantis yo toujou kwè ke gen yon pi bon opsyon k ap tann yo dwe dekouvri, yon bèl bagay nouvo materyèl ki pral satisfè kritè tankou supèrkonduktivite nan tanperati chanmabòdab ak pratik pou itilize. Gen kèk rechèch ki konsantre sou kwiv, yon kristal konplèks ki gen kouch kwiv ak atòm oksijèn. Rechèch ap kontinye sou kèk rapò anòmal men syantifikman san rezon ke grafit dlo-tranpe ka aji kòm yon superconductor nan tanperati chanm.

Dènye ane yo te yon kouran veritab nan "revolisyon", "dekouvèt" ak "nouvo chapit" nan jaden an nan supèrkonduktivite nan pi wo tanperati. Nan mwa Oktòb 2020, yo te rapòte supèkonduktivite nan tanperati chanm (nan 15 ° C). disulfid kabòn idrid (3), sepandan, nan presyon trè wo (267 GPa) ki te pwodwi pa lazè vèt la. Sentespri Graal la, ki ta yon materyèl relativman bon mache ki ta sipèkondiktif nan tanperati chanm ak presyon nòmal, poko jwenn.

3. Kabòn ki baze sou materyèl supèrkonduktif nan 15 °C.

Sou entènèt jwèt Dawn nan laj la mayetik

Enimerasyon aplikasyon posib nan superconductors wo-tanperati ka kòmanse ak elektwonik ak òdinatè, aparèy lojik, eleman memwa, switch ak koneksyon, dèlko, anplifikatè, akseleratè patikil. Pwochen nan lis la: aparèy trè sansib pou mezire chan mayetik, vòltaj oswa kouran, leman pou Aparèy medikal MRI, aparèy depo enèji mayetik, tren bal levitan, motè, dèlko, transfòmatè ak liy elektrik. Avantaj prensipal yo nan aparèy superconducting rèv sa yo pral ba pouvwa dissipation, gwo vitès operasyon ak sansiblite ekstrèm.

pou superconductors. Gen yon rezon ki fè izin elektrik yo souvan bati tou pre vil okipe yo. Menm 30 pousan. kreye pa yo Enèji elektrik li ka pèdi sou liy transmisyon. Sa a se yon pwoblèm komen ak aparèy elektrik. Pifò nan enèji a ale nan chalè. Se poutèt sa, yon pòsyon enpòtan nan sifas òdinatè a konsakre nan pati refwadisman ki ede gaye chalè a ki te pwodwi pa sikui yo.

Superconductors rezoud pwoblèm nan pèt enèji pou chalè. Kòm yon pati nan eksperyans, syantis, pou egzanp, jere yo touche yon k ap viv kouran elektrik andedan bag superconducteurs la plis pase de zan. Lè sa a se san enèji adisyonèl.

Sèl rezon ki fè aktyèl la sispann se paske pa te gen okenn aksè nan elyòm likid, pa paske aktyèl la pa t 'kapab kontinye koule. Eksperyans nou yo fè nou kwè ke kouran nan materyèl supèrkonduktif ka koule pou dè santèn de milye ane, si se pa plis. Kouran elektrik nan supèrkondiktè ka koule pou tout tan, transfere enèji pou gratis.

в pa gen rezistans yon gwo kouran ta ka koule nan fil supèrkonduktif la, ki an vire te pwodwi jaden mayetik ki gen pouvwa enkwayab. Yo ka itilize pou leve tren maglev (4), ki ka deja rive nan vitès jiska 600 km/h epi ki baze sou leman superconducteurs. Oswa sèvi ak yo nan plant elektrik, ranplase metòd tradisyonèl kote turbin vire nan jaden mayetik pou jenere elektrisite. Pwisan leman superconducting ta ka ede kontwole reyaksyon fizyon an. Yon fil supèrkonduktif ka aji kòm yon aparèy depo enèji ideyal, olye ke yon batri, epi potansyèl la nan sistèm nan pral konsève pou mil ak yon milyon ane.

Nan òdinatè pwopòsyon, ou ka koule nan direksyon goch oswa envers nan yon superconductor. Bato ak motè machin yo ta dis fwa pi piti pase yo jodi a, ak chè medikal dyagnostik MRI machin ta anfòm nan pla men ou. Ranmase nan fèm nan dezè yo vas dezè atravè mond lan, enèji solè ka estoke ak transfere san okenn pèt.

4. Japonè maglev tren

Dapre fizisyen an ak popilè popilè nan syans, Kakuteknoloji tankou superconductors pral inogire nan yon nouvo epòk. Si nou te toujou ap viv nan epòk elektrisite, supèrkondiktè nan tanperati chanm ta pote ak yo epòk la nan mayetis.