Kaj je visokotemperaturni superprevodnik?

Visokotemperaturni superprevodnik (HTS) je material, ki kaže superprevodne električne lastnosti nad temperaturo tekočega stanja helija. To temperaturno območje, od približno -452° do -454° Fahrenheita (-269° do -270° Celzija), je veljalo za teoretično mejo za superprevodnost. Leta 1986 pa sta ameriška raziskovalca Karl Muller in Johannes Bednorz odkrila skupino visokotemperaturnih superprevodniških spojin na osnovi bakra. Ti kuprati, kot je itrijev barijev bakrov oksid, YBCO7, variacije lantan stroncijevega bakrovega oksida, LSCO, in živosrebrov bakrov oksid, HgCuO, so pokazali superprevodnost pri temperaturah do -256 ° Fahrenheita (-160 ° Celzija).

Odkritje Mullerja in Bednorza je vodilo do podelitve Nobelove nagrade za fiziko leta 1987 obema raziskovalcema, vendar se je področje še naprej razvijalo. Študija, ki poteka v letu 2008, je ustvarila nov razred spojin, ki so pokazale superprevodnost, na osnovi elementov železa in arzena, kot je lantanov oksid železov arzen, LaOFeAs. Kot visokotemperaturni superprevodnik ga je prvič pokazal Hideo Hosono, raziskovalec znanosti o materialih na Japonskem, pri temperaturnem območju -366 ° Fahrenheita (-221 ° Celzija). Drugi redki elementi, pomešani z železom, kot so cerij, samarij in neodim, so ustvarili nove spojine, ki so pokazale tudi superprevodne lastnosti. Rekord iz leta 2009 za visokotemperaturni superprevodnik je bil dosežen s spojino, sestavljeno iz talija, živega srebra, bakra, barija, kalcija, stroncija in kisika skupaj, ki kaže superprevodnost pri -211 ° Fahrenheita (-135 ° Celzija).

Poudarek področja raziskav visokotemperaturnih superprevodnikov od leta 2011 je bil inženiring boljših spojin v znanosti o materialih. Ko so bile za superprevodne materiale dosežene temperature -211° Fahrenheita (-135° Celzija), je to omogočilo preučitev njihovih lastnosti v prisotnosti tekočega dušika. Ker je tekoči dušik običajna in stabilna sestavina številnih laboratorijskih okolij in obstaja pri temperaturi -320° Fahrenheita (-196° Celzija), je testiranje novih materialov postalo veliko bolj praktično in razširjeno.

Prednost superprevodne tehnologije za konvencionalno družbo še vedno zahteva materiale, ki lahko delujejo pri temperaturi, ki je blizu sobni. Ker superprevodniki ne nudijo dobesedno nobenega upora električnemu toku, lahko tok teče skozi superprevodno žico skoraj neomejeno. To bi zmanjšalo stopnjo porabe energije za vse električne potrebe in naredilo takšne naprave izjemno hitre v primerjavi s standardno elektronsko tehnologijo. Zmogljivi magneti bi postali na voljo za cenovno ugodne magnetne levitacijske vlake, medicinske aplikacije in proizvodnjo fuzijske energije. Prav tako bi takšne superprevodniške tehnologije lahko vključevale razvoj kvantnih računalnikov, ki bi lahko bili sto milijonov krat hitrejši pri obdelavi podatkov od tistih, ki obstajajo leta 2011.