Kas ir augstas temperatūras supravadītājs?

Augstas temperatūras supravadītājs (HTS) ir materiāls, kas demonstrē supravadīšanas elektriskās īpašības virs hēlija šķidrā stāvokļa temperatūras. Šis temperatūras diapazons no aptuveni -452° līdz -454° Fārenheita (-269° līdz -270° pēc Celsija) tika uzskatīts par supravadītspējas teorētisko robežu. Tomēr 1986. gadā ASV pētnieki Karls Mullers un Johanness Bednorcs atklāja augstas temperatūras supravadītāju savienojumu grupu, kuru pamatā ir varš. Šie kuprāti, piemēram, itrija bārija vara oksīds, YBCO7, lantāna stroncija vara oksīda (LSCO) un dzīvsudraba vara oksīda (HgCuO) variācijas, uzrādīja supravadītspēju pat –256° Fārenheita (-160°C) temperatūrā.

Mullera un Bednorca atklājuma rezultātā abiem pētniekiem 1987. gadā tika piešķirta Nobela prēmija fizikā, taču šī joma turpināja attīstīties. 2008. gadā notiekošajā pētījumā tika radīta jauna savienojumu klase, kam bija supravadītspēja, pamatojoties uz dzelzs un arsēna elementiem, piemēram, lantāna oksīds, dzelzs arsēns, LaOFeAs. Pirmo reizi to kā augstas temperatūras supravadītāju demonstrēja Japānas materiālu zinātnes pētnieks Hideo Hosono temperatūras diapazonā -366 ° Fārenheita (-221 ° C). Citi reti elementi, kas sajaukti ar dzelzi, piemēram, cērijs, samārijs un neodīms, radīja jaunus savienojumus, kas arī demonstrēja supravadīšanas īpašības. Augstas temperatūras supravadītāja rekords 2009. gadā tika sasniegts ar savienojumu, kas izgatavots no tallija, dzīvsudraba, vara, bārija, kalcija, stroncija un skābekļa, kas demonstrē supravadītspēju pie -211 ° Fārenheita (-135 ° C).

Augstas temperatūras supravadītāju pētniecības jomas fokuss no 2011. gada ir bijis labāku savienojumu materiālu zinātnes inženierija. Kad supravadošiem materiāliem tika sasniegta -211 ° Fārenheita (-135 ° C) temperatūra, tas ļāva pārbaudīt to īpašības šķidrā slāpekļa klātbūtnē. Tā kā šķidrais slāpeklis ir izplatīta un stabila sastāvdaļa daudzās laboratorijas vidēs un pastāv -320 ° Fārenheita (-196 ° C) temperatūrā, tas ir padarījis jaunu materiālu testēšanu daudz praktiskāku un plaši izplatītu.

Supravadīšanas tehnoloģiju priekšrocībām tradicionālajai sabiedrībai joprojām ir nepieciešami materiāli, kas var darboties tuvu istabas temperatūrai. Tā kā supravadītāji burtiski nepiedāvā pretestību elektriskajai plūsmai, strāva var iet caur supravadošo vadu gandrīz bezgalīgi. Tas samazinātu enerģijas patēriņa rādītājus visām elektriskām vajadzībām, kā arī padarītu šādas ierīces īpaši ātras salīdzinājumā ar standarta elektronikas tehnoloģijām. Jaudīgi magnēti kļūs pieejami par pieņemamu cenu magnētiskās levitācijas vilcieniem, medicīniskiem lietojumiem un kodolsintēzes enerģijas ražošanai. Tāpat šādas supravadītāju tehnoloģijas varētu ietvert kvantu datoru izstrādi, kas varētu būt simtiem miljonu reižu ātrāka datu apstrādei nekā tie, kas pastāv 2011. gadā.