الموصلات الفائقة التي تعمل في درجة حرارة الغرفة ، سوف تؤدي بنا إلى تكنولوجيا مذهلة

الموصلات الفائقة يمكن أن يسمى واحدة من الأكثر إثارة للاهتمام ومدهشة المواد في الطبيعة. أبعد من أي المنطقي مناقشة الكم-التأثيرات الميكانيكية يؤدي إلى حقيقة أن الموصلات الفائقة أقل من درجة الحرارة الحرجة يختفي تماما في المقاومة الكهربائية. واحدة من هذه الخاصية هو ما يكفي لإثارة الخيال. الحالية التي يمكن أن تتدفق باستمرار دون أن تفقد أي طاقة, يعني انتقال الطاقة مع عمليا أي خسارة في الكابلات. عندما الطاقة المتجددة يبدأ تهيمن في شبكة نقل الكهرباء ذات الجهد العالي عبر القارات سوف تكون مستمرة الكابلات دون خسائر سوف يؤدي إلى تحقيق وفورات كبيرة.

وعلاوة على ذلك ، فإن التوصيل سلك يحمل الحالي من دون خسارة ، سوف تكون ممتازة تخزين الطاقة. على عكس البطاريات التي تدهورت في نهاية المطاف, إذا كانت المقاومة حقا الصفر ، فإنه سوف يكون من الممكن العثور على الموصل في مليار سنة و تجد أن يتدفق نفس الحالي. الطاقة يمكن تخزينها إلى أجل غير مسمى!

في غياب المقاومة من خلال سلك التوصيل, كان من الممكن أن يمر تيار قوي و الحقل المغناطيسي السلطة لا يصدق.

يمكن أن تستخدم في الرفع القطارات لا يصدق تسريع تحويل كامل نظام النقل. يمكن أن تستخدم في محطات توليد الطاقة ، لتحل محل الطرق التقليدية التي تدور التوربينات في المجال المغناطيسي لتوليد الكهرباء في أجهزة الكمبيوتر الكم الذي الأصفار ومنها (عادي بت) يتم استبدال مع التيار في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة الحالية في الموصل.

آرثر سي كلارك قال ذات مرة أن تكنولوجيا متقدمة لا يمكن تمييزها عن السحر ؛ استعمالا بالتأكيد مثل الجهاز السحري. لماذا لا يزال لم يتغير عالمنا ؟ المشكلة هي درجة الحرارة الحرجة.

معظم هذه المواد درجة الحرارة الحرجة مئات الدرجات تحت الصفر. من الموصلات الفائقة أيضا حاسما المجال المغناطيسي خارج مجال مغناطيسي كثافة معينة أنها لم تعد تعمل. اتضح أن المواد الداخلية ارتفاع درجة الحرارة الحرجة و غالبا ما تقدم أقوى مجال مغناطيسي عندما تبرد أقل بكثير من درجة الحرارة هذه.

هذا يعني أن استخدام الموصلات الفائقة حتى الآن تقتصر على الحالات التي تستطيع تبريد مكونات درجة الحرارة إلى ما يقرب من الصفر المطلق: مسرعات الجسيمات التجريبية مفاعلات الاندماج النووي ، على سبيل المثال.

ولكن حتى لو كان بعض جوانب فائقة التوصيل تقنيات تحد من ارتفاع درجة حرارة الموصلات الفائقة ، فإن البحث لا يزال مستمرا. العديد من الفيزيائيين لا تزال تعتقد أن الموصلات الفائقة العمل في درجة حرارة الغرفة ، قد تكون موجودة. و هذا الاكتشاف من شأنه أن يمهد الطريق لا يصدق التكنولوجيات الجديدة.

في البحث عن الموصلات الفائقة التي تعمل في درجة حرارة الغرفة

بعد هايكه kamerlingh Onnes اكتشفت بالصدفة الموصلية الفائقة ، في محاولة لإثبات نظرية اللورد كلفن أن المقاومة سوف تزيد انخفاض درجات الحرارة ، المنظرين في محاولة لشرح الخاصية الجديدة على أمل أن فهمه تمكننا من إنشاء الموصلات الفائقة التي تعمل في درجة حرارة الغرفة.

إذا كان هناك BCS نظرية (باردين, كوبر, الشم) ، وهو ما يفسر بعض من خصائص الموصلات الفائقة. كان من المتوقع أيضا أن حلم والتكنولوجيين الموصلات الفائقة عند درجة حرارة الغرفة قد لا يكون ممكنا ؛ أقصى درجة حرارة الموصلية الفائقة وفقا النظرية BCS, كان فقط 30 درجة فوق الصفر المطلق.

في عام 1980 ، تغير كل شيء ، بفضل اكتشاف غير عادي ارتفاع درجة الحرارة الموصلية الفائقة. "ارتفاع درجة الحرارة" لا تزال باردة جدا: أعلى درجة حرارة على الموصلية الفائقة بلغت -70 درجة إلى كبريتيد الهيدروجين عند ضغط عالية للغاية. في الضغط العادي ، والحد الأعلى هو -140 درجة مئوية. للأسف, ارتفاع درجة حرارة الموصلات الفائقة ، والتي تتطلب رخيصة نسبيا النيتروجين السائل بدلا من الهيليوم السائل للتبريد هي في الغالب هشة السيراميك هذا من الصعب للغاية أن تتحول إلى سلك والممارسة.

النظر في القيود المفروضة على ارتفاع درجة حرارة الموصلات الفائقة العلماء ما زالوا يعتقدون أن هناك خيار أفضل في انتظار اكتشاف لا يصدق مواد جديدة من شأنها أن تجعل الموصلية الفائقة معقولة وعملية ، والأهم من ذلك — العمل في درجة حرارة الغرفة.

تلميحات مثيرة

من دون مفصل الفهم النظري من هذه الظاهرة — على الرغم من أن يجري إحراز تقدم كبير باستمرار — في بعض الأحيان العلماء يشعرون بأنهم يقومون التخمين تحاول العثور على المواد المناسبة. انها مثل محاولة تخمين رقم الهاتف الذي يتكون من عناصر الجدول الدوري بدلا من الأرقام. ولكن احتمال لا يزال قلقا جدا. على جائزة نوبل عالم جديد شجاع الطاقة والكهرباء — ليست سيئة مكافأة نتيجة ناجحة.

بعض الدراسات قد ركزت على cuprates المعقدة البلورات التي تحتوي على طبقات من النحاس ذرات الأكسجين. اتصال cuprates مع مختلف العناصر الغريبة المركبات مثل الزئبق-الباريوم-الكالسيوم-أكسيد النحاس ، وخلق أفضل الموصلات الفائقة المعروفة اليوم.

العلماء أيضا الاستمرار في تقرير الشاذة وغير متوقعة الأخبار أن غارقة في المياه الجرافيت يمكن أن تكون بمثابة الموصل التشغيل فيدرجة حرارة الغرفة, ولكن لا توجد دلائل على أن هذه الأخبار يمكن أن تكون وضعت في أساس التكنولوجيا.

في بداية عام 2017 ، واستكشاف الأكثر تطرفا أشكالا غريبة من المسألة التي نحن يمكن أن تخلق على الأرض, تمكن العلماء من ضغط الهيدروجين المعدني. لأجل ذلك تحتاج إلى ضغط أكبر من الضغط في باطن الأرض و هو آلاف أضعاف في الجزء السفلي من المحيط. بعض العلماء في هذا المجال — فيزياء المادة المكثفة في جميع شك أن الهيدروجين المعدني كان قادرا على إنتاج.

ومع ذلك ، يعتقد أن الهيدروجين المعدني قد يكون موصل جيد للكهرباء تعمل في درجة حرارة الغرفة. ولكن العمل مع عينات صعبة جدا, لأنه حتى الماس التي تحتوي على الهيدروجين المعدني, لا يمكن أن تصمد أمام كارثة الضغط.

الموصلية الفائقة أو سلوك بقوة تشبه لها ، لوحظ أيضا في الإيتريوم-الباريوم-أكسيد النحاس في درجة حرارة الغرفة في 2014. المشكلة الوحيدة هي أن نقل الإلكترون عقدت سوى جزء صغير جدا من الثانية وطالب القصف من المواد عن طريق نبضات الليزر.

لا سيما العملية — نعم. ومن المثير للاهتمام أيضا.

و غيرها من المواد الجديدة تظهر خصائص مثيرة للاهتمام. جائزة نوبل في الفيزياء في عام 2016 منحت العمل النظري الذي يميز الطوبوغرافية عوازل — المواد العارضة مماثلة غريب الكم السلوك. فإنها يمكن أن تعتبر مثالية عوازل, مجموع كتلة من المواد ، ولكن على نحو غير عادي جيد استعمالا في طبقة رقيقة على السطح.

Microsoft تعتمد على الطوبوغرافية عوازل كعنصر رئيسي من جهاز كمبيوتر الكم. كما أنها تعتبر هامة مكونات مصغرة الدوائر.

بعض أبرز خصائص نقل الإلكترون لوحظ أيضا في "ثنائي الأبعاد" هياكل مثل الجرافين ، ولكن العناصر الأخرى. هذه هي المواد مع سمك ذرة واحدة أو الجزيء.

الموصلية الفائقة عند درجة حرارة الغرفة لا يزال بعيد المنال و مثيرة, و الذي كان منذ أكثر من قرن. ومن غير الواضح ما إذا كان قد يكون موصل جيد للكهرباء تعمل في درجة حرارة الغرفة ، ولكن اكتشاف ارتفاع درجة حرارة الموصلات الفائقة واعدة يدل على أن غير عادية جدا و مفيدة الكم الآثار التي يمكن أن تكون وجدت بشكل غير متوقع.

ربما في المستقبل — مع مساعدة من الذكاء الاصطناعي أو اكتشافات camerlingo-onesof القرن ال21 ، هذه التقنيات سوف تصبح لا يمكن تمييزها عن السحر.