וואָס אויב ... מיר באַקומען הויך-טעמפּעראַטור סופּערקאָנדוקטאָרס? בינדונגען פון האָפענונג
צופרידן
לאָססלעסס מאַכט שורות, נידעריק-טעמפּעראַטור עלעקטריקאַל ינזשעניעריע, סופּערעלעקטראָמאַגנאַץ לעסאָף דזשענטלי קאַמפּרעסינג מיליאַנז פון דיגריז פון פּלאַזמע אין פוסיאָן רעאַקטאָרס, אַ שטיל און שנעל מאַגלעוו רעלס. מיר האָבן אַזוי פיל האָפענונג פֿאַר סופּערקאָנדוקטאָרס ...
סופּערקאָנדוקטיוויטי דער מאַטעריאַל שטאַט פון נול עלעקטריקאַל קעגנשטעל איז גערופן. דעם איז אַטשיווד אין עטלעכע מאַטעריאַלס בייַ זייער נידעריק טעמפּעראַטורעס. ער דיסקאַווערד דעם קוואַנטום דערשיינונג קאמערלינג אוננעס (1) אין קוועקזילבער, אין 1911. קלאסישע פיזיק קען נישט קאָפּע מיט זייַן באַשרייַבונג. חוץ נול קעגנשטעל, אן אנדער וויכטיק שטריך פון סופּערקאָנדוקטאָרס איז שטופּן די מאַגנעטיק פעלד אויס פון זייַן באַנדדי אַזוי גערופענע מעיסנער ווירקונג (אין טיפּ I סופּערקאָנדוקטאָרס) אָדער פאָוקיסינג פון די מאַגנעטיק פעלד אין "וואָרטיקעס" (אין טיפּ II סופּערקאָנדוקטאָרס).
רובֿ סופּערקאָנדוקטאָרס אַרבעט בלויז אין טעמפּעראַטורעס נאָענט צו אַבסאָלוט נול. עס איז געמאלדן צו זיין 0 קעלווין (-273,15 °C). אַטאָמישע באַוועגונג אין דעם טעמפּעראַטור עס איז כּמעט גאָרניט. דאָס איז דער שליסל צו סופּערקאָנדוקטאָרס. ווי געווענטליך עלעקטראָנס מאָווינג אין אַ אָנפירער קאַלייד מיט אנדערע ווייברייטינג אַטאָמס, קאָזינג ענערגיע אָנווער און קעגנשטעל. אָבער, מיר וויסן אַז סופּערקאַנדאַקטיוואַטי איז מעגלעך ביי העכער טעמפּעראַטורעס. ביסלעכווייַז מיר זענען דיסקאַווערד מאַטעריאַלס וואָס ווייַזן דעם ווירקונג ביי נידעריקער מינוס סעלסיוס, און לעצטנס אפילו ביי positive סעלסיוס. אָבער, דאָס ווידער יוזשאַוואַלי ינוואַלווז די אַפּלאַקיישאַן פון גאָר הויך דרוק. דער ביגאַסט חלום איז צו שאַפֿן דעם טעכנאָלאָגיע אין צימער טעמפּעראַטור אָן ריזיק דרוק.
די גשמיות יקער פֿאַר די ימערדזשאַנס פון די שטאַט פון סופּערקאָנדוקטיוויטי איז פאָרמירונג פון פּערז פון מאַסע גראַבערז - די אַזוי גערופענע קופּער. אַזאַ פּערז קענען אויפשטיין ווי אַ רעזולטאַט פון די קאָמבינאַציע פון צוויי עלעקטראָנס מיט ענלעך ענערגיע פערמי ענערגיע, ד.ה. די קלענסטע ענערגיע דורך וועלכע די ענערגיע פון א פערמיאנער סיסטעם וועט פארגרעסערן נאכן צוגעבן נאך איין עלעמענט, אפילו ווען די ענערגיע פון די אינטעראקציע וואס פארבינדט זיי איז זייער קליין. דאָס ענדערונגען די עלעקטריקאַל פּראָפּערטיעס פון דעם מאַטעריאַל, ווייַל איין קאַריערז זענען פערמיאַנז און פּערז זענען באָסאַנז.
קאָאָפּערירן דעריבער, עס איז אַ סיסטעם פון צוויי פערמיאַנז (אַזאַ ווי עלעקטראָנס) ינטעראַקטינג מיט יעדער אנדערע דורך קריסטאַל לאַטאַס ווייבריישאַנז גערופן פאָנאָנס. די דערשיינונג איז געווען דיסקרייבד לעאָנאַ קאָואַפּערייץ אין 1956 און איז טייל פון די BCS טעאָריע פון נידעריק-טעמפּעראַטור סופּערקאָנדוקטיוויטי. די פערמיאַנז וואָס מאַכן אַ קופּער פּאָר האָבן האַלב ספּינז (וואָס זענען דירעקטעד אין פאַרקערט אינסטרוקציעס), אָבער די ריזאַלטינג ספּין פון די סיסטעם איז פול, ד"ה די קופּער פּאָר איז אַ באָסאָן.
עטלעכע עלעמענטן זענען סופּערקאָנדוקטאָרס ביי זיכער טעמפּעראַטורעס, למשל, קאַדמיום, צין, אַלומינום, ירידיום, פּלאַטינום, אנדערע גיין אין אַ שטאַט פון סופּערקאַנדאַקטיוואַטי בלויז ביי זייער הויך דרוק (למשל זויערשטאָף, פאַספעראַס, שוועבל, גערמאַניום, ליטהיום) אָדער אין די פאָרעם פון דין לייַערס (טאַנגסטאַן, בעריליום, קראָומיאַם), און עטלעכע קענען נאָך נישט זיין סופּערקאַנדאַקטינג, אַזאַ ווי זילבער, קופּער, גאָלד, איידעלע גאַסיז, הידראָגען, כאָטש גאָלד, זילבער און קופּער זענען צווישן די בעסטער קאָנדוקטאָרס אין צימער טעמפּעראַטור.
"הויך טעמפּעראַטור" נאָך ריקווייערז זייער נידעריק טעמפּעראַטורעס
אין קסנומקס יאָר וויליאם א קליין סאַגדזשעסטיד די מעגלעכקייט פון די עקזיסטענץ פון הויך-טעמפּעראַטור סופּערקאָנדוקטיוויטי אין אָרגאַניק פּאָלימערס. דער פאָרשלאָג איז באזירט אויף עקססיטאָן-מעדיאַטעד עלעקטראָן פּערינג, ווי קעגן צו פאָנאָן-מעדיאַטעד פּערינג אין די BCS טעאָריע. דער טערמין "הויך טעמפּעראַטור סופּערקאָנדוקטאָרס" איז געניצט צו באַשרייַבן אַ נייַע משפּחה פון סעראַמיק מיט אַ פּעראָווסקיטע סטרוקטור, דיסקאַווערד דורך דזשאָהאַנס ג. בעדנאָרז און ק.אַ. מוללער אין 1986, פֿאַר וואָס זיי באקומען די נאָבעל פרייז. די נייַע סעראַמיק סופּערקאָנדוקטאָרס (2) זענען געמאכט פון קופּער און זויערשטאָף געמישט מיט אנדערע עלעמענטן אַזאַ ווי לאַנטהאַנאָם, באַריום און ביסמאַט.
2. סעראַמיק טעלער פלאָוטינג אויבן שטאַרק מאַגנאַץ
פֿון אונדזער פונט פון מיינונג, "הויך-טעמפּעראַטור" סופּערקאָנדוקטיוויטי איז נאָך זייער נידעריק. פֿאַר נאָרמאַל פּרעשערז, די שיעור איז -140 ° C, און אפילו אַזאַ סופּערקאָנדוקטאָרס זענען גערופן "הויך-טעמפּעראַטור." די סופּערקאָנדוקטיוויטי טעמפּעראַטור פון -70 °C פֿאַר הידראָגען סולפידע איז אַטשיווד ביי גאָר הויך פּרעשערז. אָבער, הויך-טעמפּעראַטור סופּערקאָנדוקטאָרס דאַרפן לעפיערעך ביליק פליסיק ניטראָגען פֿאַר קאָאָלינג, אלא ווי פליסיק העליום, וואָס איז יקערדיק.
אויף די אנדערע האַנט, עס איז מערסטנס קרישלדיק סעראַמיק, נישט זייער פּראַקטיש פֿאַר נוצן אין עלעקטריקאַל סיסטעמען.
ססיענטיסץ נאָך גלויבן אַז עס איז אַ בעסער אָפּציע ווארטן צו זיין דיסקאַווערד, אַ נייַ מערקווירדיק מאַטעריאַל וואָס וועט טרעפן קרייטיריאַ אַזאַ ווי סופּערקאָנדוקטיוויטי אין צימער טעמפּעראַטור, אַפאָרדאַבאַל און פּראַקטיש צו נוצן. עטלעכע פאָרשונג האט פאָוקיסט אויף קופּער, אַ קאָמפּלעקס קריסטאַל וואָס כּולל לייַערס פון קופּער און זויערשטאָף אַטאָמס. פאָרשונג האלט אין עטלעכע אַנאַמאַלאַס אָבער סייאַנטיפיקלי ינאַקספּליסאַבאַל ריפּאָרץ אַז וואַסער-סאָוקט גראַפייט קענען שפּילן ווי אַ סופּערקאָנדוקטאָר אין צימער טעמפּעראַטור.
די לעצטע יאָרן זענען געווען אַ אמת טייַך פון "רעוואַלושאַנז," "ברייקטרוז," און "נייַ קאפיטלען" אין די פעלד פון סופּערקאַנדאַקטיוואַטי אין העכער טעמפּעראַטורעס. אין אקטאבער 2020, סופּערקאַנדאַקטיוואַטי אין צימער טעמפּעראַטור (ביי 15 ° C) איז געווען רעפּאָרטעד אין טשאַד דיסולפידע כיידריד (3), אָבער, ביי אַ זייער הויך דרוק (267 גפּאַ) דזשענערייטאַד דורך די גרין לאַזער. די רוח גריל, וואָס וואָלט זיין אַ לעפיערעך ביליק מאַטעריאַל וואָס סופּערקאַנדאַקץ ביי צימער טעמפּעראַטור און נאָרמאַל דרוק, איז נאָך צו געפֿינען.
3. טשאַד-באזירט מאַטעריאַל וואָס איז סופּערקאָנדוקטיווע בייַ 15 ° C.
פאַרטאָג פון די מאַגנעטיק עלטער
די רשימה פון מעגלעך אַפּלאַקיישאַנז פון הויך-טעמפּעראַטור סופּערקאָנדוקטאָרס קענען אָנהייבן מיט עלעקטראָניק און קאָמפּיוטער טעכנאָלאָגיע, לאָגיק דעוויסעס, זכּרון עלעמענטן, סוויטשיז און קאַנעקשאַנז, גענעראַטאָרס, אַמפּלאַפייערז, פּאַרטאַקאַל אַקסעלערייטערז. ווייַטער אויף דער רשימה: העכסט שפּירעוודיק דעוויסעס פֿאַר מעסטן מאַגנעטיק פעלדער, וואָולטידזשיז אָדער קעראַנץ, מאַגנאַץ פֿאַר מעדיציניש מרי מאשינען, מאַגנעטיק ענערגיע סטאָרידזש דעוויסעס, לעוויטאַטינג קויל טריינז, ענדזשאַנז, גענעראַטאָרס, טראַנספאָרמערס און מאַכט שורות. די הויפּט אַדוואַנטאַגעס פון די חלום סופּערקאַנדאַקטינג דעוויסעס וועט זיין נידעריק מאַכט דיסיפּיישאַן, הויך אַפּערייטינג גיכקייַט און עקסטרעם סענסיטיוויטי.
פֿאַר סופּערקאָנדוקטאָרס. עס איז אַ סיבה וואָס מאַכט פּלאַנץ זענען אָפט געבויט לעבן פאַרנומען שטעט. אפילו 30 פראצענט. באשאפן דורך זיי עלעקטריש ענערגיע עס קען זיין פאַרפאַלן אויף טראַנסמיסיע שורות. דאָס איז אַ פּראָסט פּראָבלעם מיט עלעקטריקאַל אַפּפּליאַנסעס. רובֿ פון די ענערגיע איז פארבראכט אויף היץ. דעריבער, אַ באַטייטיק טייל פון די קאָמפּיוטער ס ייבערפלאַך געגנט איז דעדאַקייטאַד צו קאָאָלינג קאַמפּאָונאַנץ, וואָס העלפֿן דיסאַפּייט די היץ דזשענערייטאַד דורך די סערקאַץ.
סופּערקאָנדוקטאָרס סאָלווע די פּראָבלעם פון ענערגיע אָנווער רעכט צו היץ. ווי אַ טייל פון יקספּעראַמאַנץ, סייאַנטיס, למשל, פירן צו פאַרדינען אַ לעבעדיק עלעקטריש קראַנט אין אַ סופּערקאָנדוקטינג רינג מער ווי צוויי יאָר. און דאָס אָן נאָך ענערגיע.
די איינציגסטע סיבה וואס דער שטראם האט זיך אפגעשטעלט איז געווען ווייל עס איז נישט געווען קיין צוטריט צו פליסיק העליום, נישט ווייל דער שטראם קען נישט ווייטער לויפן. אונדזער יקספּעראַמאַנץ פירן אונדז צו גלויבן אַז קעראַנץ אין סופּערקאַנדאַקטינג מאַטעריאַלס קענען לויפן פֿאַר הונדערטער פון טויזנטער פון יאָרן, אויב נישט מער. עלעקטריק קראַנט אין סופּערקאָנדוקטאָרס קענען לויפן אויף אייביק, טראַנספערינג ענערגיע פֿאַר פריי.
в קיין קעגנשטעל א ריזיק שטראם קען לויפן דורך די סופּערקאַנדאַקטינג דראָט, וואָס אין קער דזשענערייטאַד מאַגנעטיק פעלדער פון גלייבן מאַכט. זיי קענען זיין גענוצט צו לעוויטירן מאַגלעוו טריינז (4), וואָס קענען שוין דערגרייכן ספּידז פון אַרויף צו 600 קילאמעטער / ה און זענען באזירט אויף סופּערקאַנדאַקטינג מאַגנאַץ. אָדער נוצן זיי אין מאַכט פּלאַנץ, ריפּלייסינג טראַדיציאָנעל מעטהאָדס וואָס דרייען טערביינז אין מאַגנעטיק פעלדער צו דזשענערייט עלעקטרע. שטאַרק סופּערקאַנדאַקטינג מאַגנאַץ קען העלפן קאָנטראָלירן יאָדער פוסיאָן ריאַקשאַנז. די סופּערקאַנדאַקטינג דראָט קענען שפּילן ווי אַן אידעאל ענערגיע סטאָרידזש מיטל אלא ווי אַ באַטאַרייע, און די פּאָטענציעל אין די סיסטעם וועט זיין מיינטיינד פֿאַר אַ טויזנט און אַ מיליאָן יאר.
אין קוואַנטום קאָמפּיוטערס, איר קענען לויפן קלאַקווייז אָדער קאַונטערקלאָקווייז אין אַ סופּערקאָנדוקטאָר. שיף און מאַשין ענדזשאַנז וואָלט זיין צען מאָל קלענערער ווי הייַנט, און טייַער מעדיציניש דיאַגנאָסטיק MRI מאשינען וואָלט פּאַסיק אין דיין דלאָניע. זונ ענערגיע געזאמלט פון פאַרמס אין וואַסט מדבר דיזערץ אַרום די וועלט קענען זיין סטאָרד און טראַנסמיטטעד אָן קיין אָנווער.
4. יאַפּאַניש מאַגלעוו באַן
לויט דער פיזיקער און באַרימט פּאָפּולערער פון וויסנשאַפֿט, קאַקוטעטשנאָלאָגיעס אַזאַ ווי סופּערקאָנדוקטאָרס וועט אַרוישעלפן אַ נייַע תקופה. אויב מיר וואלטן נאך געוואוינט אין די עלעקטרע צייט, וואלטן צימער-טעמפעראטור סופּערקאנדאקטארן מיטגעברענגט די עלטער פון מאגנעטיזם.
