Электричество изменило мир, сделав возможным множество инноваций, таких как новая бытовая техника и более быстрая связь. Сверхпроводники могут снова произвести революцию во всем: если бы только физики могли придумать, как сделать их практичными.
La сверхпроводимость
Это происходит, когда материал перестает сопротивляться электрическому току. Другими словами, это электричество без трения. Материалы, которые способствуют этому легкому потоку без сопротивления, называются сверхпроводниками.
5% электроэнергии, вырабатываемой в наиболее промышленно развитых странах, теряется при передаче и распределении, что обходится потребителям в десятки миллиардов евро каждый год.
Электричество
Он генерируется, когда электроны перетекают от одного атома к другому. Сейчас повседневная жизнь питается электричеством, которому приходится преодолевать множество сопротивлений. Это сопротивление приводит к тому, что типичные проводники, такие как медные провода, теряют энергию каждый раз, когда движется электрон. Эта неэффективность проявляется в виде выделяемого тепла.
Это сопротивление виновато в том, что ваш ноутбук перегревается, у вас заканчиваются батареи и перегорают лампочки.
Но если бы мы использовали сверхпроводники (материалы, которые не теряют энергию при движении электронов), все наши электрические устройства (и целые электрические сети) получили бы серьезное повышение эффективности.
Сверхпроводники, чудеса на камнях
Фактически, сегодня у нас уже есть сверхпроводники. Большинство из них используются для питания сканеров тела в больницах, таких как МРТ.
Но сегодня сверхпроводимость зависит от охлаждения материала до чрезвычайно низких температур, большую часть времени до замерзания. По очевидным причинам это, безусловно, было бы непрактично для сотовых телефонов или персональных компьютеров.
Горячая штучка
Если мы хотим раскрыть широко распространенный коммерческий потенциал сверхпроводников, нам придется повысить температуру. На протяжении десятилетий ученые искали сверхпроводимость при комнатной температуре.
В конце прошлого года они его нашли.
В октябре 2020 года ученые Рочестерского университета объявленный достичь сверхпроводимости всего при 10 ° C в материале, состоящем из водорода, серы и углерода.
Ранее самая высокая температура сверхпроводимости в 13 году составляла -2018 ° C.
«Через 10–15 лет мы, вероятно, увидим другой мир».
Всего за два года наука прошла путь от работы в условиях, склонных к переохлаждению, до прекрасного, приятного осеннего дня.
Ранга Диас, инженер-механик, руководивший исследованием, считает, что это был поворотный момент.
Это действительно может перевернуть весь мир с точки зрения технологий. Вот почему так много исследователей прилагают все усилия, чтобы воплотить его в жизнь. Через 10-15 лет мы, вероятно, увидим другой мир.
Ранга Диас
Что нужно сделать?
Достижение сверхпроводимости при комнатной температуре — огромный подвиг, но есть проблема, почти такая же большая, как и проблема температуры.
Чтобы сверхпроводники работали при таких высоких температурах, Диасу и его команде пришлось приложить давление, большое давление. Им пришлось сжать материал до 267 гигапаскалей, что более чем в 2 миллиона раз превышает атмосферное давление Земли.
«Люди всегда говорили о сверхпроводимости при комнатной температуре», — говорит он. Крис Пикард, ученый-материаловед из Кембриджского университета. «Они, возможно, не совсем оценили тот факт, что, когда это произошло, мы сделали это под таким сильным давлением».
Это требование высокого давления позволит поддерживать сверхпроводники при комнатной температуре на данный момент в лаборатории.
Будущее сверхпроводников
Решив проблему температуры, ученые ищут сверхпроводники, способные работать даже при атмосферном давлении.
Обнаружение сверхпроводников такого типа откроет множество коммерческих возможностей, которые в настоящее время кажутся только мечтой: МРТ может стать более мощным и помочь врачам диагностировать болезни раньше. Квантовые компьютеры выйдут на массовый рынок: все наши электрические устройства станут быстрее и долговечнее.
Ученые используют компьютерные вычисления в своих исследованиях. Эти расчеты помогают определить структуру и свойства искомого материала.
Пол Чу, директор-основатель и главный научный сотрудник Техасского центра сверхпроводимости при Хьюстонском университете, верит в огромный потенциал этой технологии. И он прав.
