Ger ... em superconductorên germahiya bilind bistînin? Girêdanên hêviyê

Xetên ragihandinê yên bê windahî, endezyariya elektrîkê ya germahîya nizm, superelektromagnet, di dawiyê de bi nermî bi mîlyonan dereceyên plazmayê di reaktorên termonokleer de, rêyek maglev a bêdeng û bilez berhev dikin. Gelek hêviyên me ji bo superconductors hene...

Superconductivity rewşa madî ya sifir berxwedana elektrîkê tê gotin. Ev di hin materyalan de di germên pir nizm de tê bidestxistin. Wî ev diyardeya kuantumê kifş kir Camerling Onnes (1) di mercury de, di sala 1911 de. Fîzîkê ya klasîk nikare wê binav bike. Ji bilî berxwedana sifir, taybetmendiyek din a girîng a superconductors e zeviya magnetîkî ji qebareya wê derxebi navê bandora Meissner (di superconductorên tîpa I de) an balkişandina qada magnetîkî ya nav "vortices" (di superconductors celeb II).

Piraniya superconductors tenê li germahiyên nêzî sifira mutleq dixebitin. Tê ragihandin ku ew 0 Kelvîn (-273,15 °C) ye. Tevgera atoman di vê germahiyê de hema hema tune ye. Ev mifteya superconductors e. Nişka elektronan ku di gîhayê de tevdigerin bi atomên din ên lerizokî re li hev dikevin, dibe sedema windakirina enerjiyê û berxwedanê. Lêbelê, em dizanin ku superconductivity di germên bilind de gengaz e. Gav bi gav, em malzemeyên ku vê bandorê di kêmbûna Celsius de, û di van demên dawî de jî di plus de nîşan didin, kifş dikin. Lêbelê, ev dîsa bi gelemperî bi serîlêdana tansiyona zehf bilind ve girêdayî ye. Xewna herî mezin ev e ku meriv vê teknolojiyê li germahiya odeyê bêyî zextek gigandî biafirîne.

Bingeha fizîkî ya xuyangkirina rewşa superconductivity e avakirina cotên bargiran - bi navê Cooper. Cotên weha dikarin di encama yekbûna du elektronên bi enerjiyên mîna hev de çêbibin. Enerjiya Fermî, yanî enerjiya herî piçûk a ku enerjiya pergalek fermiyonîk dê piştî lêzêdekirina hêmanek din zêde bibe, tevî ku enerjiya têkiliya di navbera wan de pir hindik be jî. Ev taybetmendiyên elektrîkî yên materyalê diguhezîne, ji ber ku hilgirên yekane fermyon in û cot jî bozon in.

Hevkarkirîn ji ber vê yekê, ew pergalek du fermyonan e (mînak, elektron) ku bi lerzînên tora krîstal, ku jê re fonon tê gotin, bi hevûdu re têkilî daynin. Fenomen hatiye vegotin Leona hevkariyê dike di sala 1956 de û beşek ji teoriya BCS ya superconductivity-germahiya nizm e. Fermîyonên ku cotê Cooper pêk tînin, xwediyê nîv spinan in (ku berovajî aliyekê tên arastekirin), lê spina encam a pergalê tije ye, yanî cotê Cooper bozonek e.

Superconductors di hin germahiyan de hin hêman in, wek nimûne, kadmium, tin, aluminium, iridyum, platîn, yên din tenê di tansiyona pir zêde de (wek oksîjen, fosfor, sulfur, germaniyûm, lîtium) an di forma tebeqeyên tenik (tungsten, beryllium, kromium), û dibe ku hin hîna ne superconducting bin, wek zîv, sifir, zêr, gazên hêja, hîdrojen, her çend zêr, zîv û sifir di germahiya odeyê de di nav baştirîn rêgirên de ne.

"Germahiya bilind" hîn jî germahiya pir nizm hewce dike

Di sala 1964 de William A. Piçûk îhtîmala hebûna superconductivity-germahiya bilind tê pêşniyar kirin polîmerên organîk. Ev pêşniyar li ser cotek elektronê ya bi navbeynkariya exciton-ê ye ku li hember hevkirina fonon-navbeynkar di teoriya BCS de ye. Têgeha "superconductorên germahiya bilind" ji bo danasîna malbatek nû ya seramîkên perovskite ku ji hêla Johannes G. Bednorz û C.A. Müller di sala 1986 de, ji bo ku wan xelata Nobelê wergirt. Van superconduktorên seramîk ên nû (2) ji sifir û oksîjenê ku bi hêmanên din ên wekî lantanum, barium û bismutê re tevlihevkirî hatine çêkirin.

2. Plateka seramîk li ser magnetên hêzdar disekine

Li gorî nêrîna me, superconductivity "germiya bilind" hîn jî pir kêm bû. Ji bo zextên normal, sînor -140 ° C bû, û tewra superconductors jî wekî "germahiya bilind" dihat gotin. Germahiya superconductivity -70 ° C ji bo hîdrojen sulfîd di zextên pir zêde de gihîştiye. Lêbelê, superconductorên germahîya bilind ji bo sarbûnê, ne ji helyuma şil, ji nîtrojena şilavî ya nisbeten erzan hewce dikin, ku ev pêdivî ye.

Ji hêla din ve, ew bi piranî seramîkek zirav e, ji bo karanîna di pergalên elektrîkê de ne pir pratîk e.

Zanyar hîn jî bawer dikin ku vebijarkek çêtir heye ku li benda keşfkirinê ye, materyalek nû ya ecêb ku dê pîvanên wekî superconductivity li germahiya odeyêerzan û bikêr tê bikaranîn. Hin lêkolîn li ser sifir, krîstalek tevlihev a ku qatên atomên sifir û oksîjenê dihewîne, sekinîn. Lêkolîn li ser hin raporên anormal lê ji hêla zanistî ve nayên ravekirin berdewam dike ku grafîta ku bi avê vegirtî dikare di germahiya odeyê de wekî superconductor tevbigere.

Salên dawî di warê germahiyên bilind de di warê superconductivity de herikînek rastîn a "şoreş", "serkeftin" û "beşên nû" bûn. Di Cotmeha 2020-an de, li germahiya odeyê (li 15°C) superconductivity hate ragihandin carbon disulfide hydride (3), lebê, di tansiyona pir bilind (267 GPa) de ku ji hêla lazera kesk ve hatî çêkirin. Girava Pîroz, ku dê bibe materyalek erzan a ku dê di germahiya odeyê û zexta normal de superconductive be, hêj nehatiye dîtin.

3. Materyalên karbon-bingeha ku di 15 ° C de superconductive ye.

Dawn Serdema Magnetic

Jimartina sepanên muhtemel ên superconductorên germahiya bilind dikare bi elektronîk û teknolojiya kompîturê, amûrên mantiqê, hêmanên bîranînê, guheztin û girêdan, jenerator, amplifikator, lezkerên perçeyan dest pê bike. Di lîsteyê de: Amûrên pir hesas ên ji bo pîvandina qadên magnetîkî, voltaj an herikandinê, magnetên ji bo Amûrên tibî MRI, Amûrên hilanîna enerjiya magnetîkî, trênên gulebaranê, motor, jenerator, transformator û xetên elektrîkê. Feydeyên sereke yên van cîhazên superconducting xewnê dê kêmbûna hêza kêm, operasyona bilez û bilind be hesasiyeta extreme.

ji bo superconductors. Sedemek heye ku gelek caran santralên elektrîkê li nêzî bajarên qelebalix têne çêkirin. Ji sedî 30 jî. ji hêla wan ve hatî afirandin Enerjiya elektrîkê dibe ku ew li ser xetên veguheztinê winda bibe. Ev pirsgirêkek hevpar a amûrên elektrîkê ye. Piraniya enerjiyê diçe germê. Ji ber vê yekê, beşek girîng a rûbera komputerê ji bo beşên sarkirinê ve tê veqetandin ku dibin alîkar ku germahiya ku ji hêla dorhêlan ve hatî hilberandin belav bikin.

Superconductors pirsgirêka windakirina enerjiyê ji bo germê çareser dikin. Wekî beşek ceribandinan, zanyar, mînakî, debara xwe dikin herikîna elektrîkê di hundurê zengila superconducting de du sal zêdetir. Û ev bêyî enerjiya zêde ye.

Sedema ku herik rawestiya tenê ji ber ku gihandina helyuma şil tune bû, ne ji ber ku herik nekarî berdewam bike. Ceribandinên me rê didin me ku em bawer bikin ku herikîn di materyalên superconducting de dikarin bi sed hezaran salan biherikin, heke ne bêtir. Herikîna elektrîkê di superconductors de dikare her û her biherike, enerjiyê belaş veguhezîne.

в berxwedan tune herikînek mezin dikaribû di nav têlên superconductor de biherike, ku di encamê de zeviyên magnetîkî yên bi hêzek bêhempa çêdikir. Ew dikarin werin bikar anîn da ku trênên maglev (4), ku jixwe dikarin bigihîjin leza 600 km/h û li ser bingeha magnets superconducting. An jî wan di santralên elektrîkê de bikar bînin, li şûna rêbazên kevneşopî yên ku tê de turbîn di qadên magnetîkî de dizivirin da ku elektrîkê hilberînin. Magnetayên superconducker ên hêzdar dikarin alîkariya kontrolkirina reaksiyona fusionê bikin. Têlek superconductor dikare wekî amûrek hilanîna enerjiyê ya îdeal, ji ber bataryayê tevbigere û potansiyela di pergalê de dê hezar û mîlyon salan were parastin.

Di komputerên kuantûmê de, hûn dikarin di superconductor de li gorî demjimêr an jî berevajiyê demjimêrê biherikin. Motorên keştî û otomobîlan dê deh carî ji ya îro piçûktir bin, û makîneyên MRI-ya tespîtkirina bijîjkî ya biha dê di kefa destê we de bi cih bibin. Ji zeviyên li çolên çolên mezin ên li çaraliyê cîhanê hatî berhev kirin, enerjiya rojê dikare bê windahî were hilanîn û veguheztin.

4. trêna maglev Japanese

Li gorî fîzîknas û navdarê navdar ê zanistê, Kakuteknolojiyên wekî superconductor dê serdemek nû derxîne holê. Ger em hîn di serdema elektrîkê de bijîn, superconductors di germahiya odeyê de dê serdema magnetîzmê bi xwe re bîne.