Introduksjon til høytemperatur-superleder

Superledning er et tema i materialvitenskap som er et mål på hvor et materiale leder elektrisitet. De fleste materialer som kan lede strøm, for eksempel rent kobber, har en viss innebygget motstand som gjør at enkelte elektrisitet til å være tapt. Mens denne motstand avtar med lavere temperatur for mange stoffer denne motstand ikke kan være null. Imidlertid kan visse materialer lages som kalles superledere, som har sine egne unike egenskaper.

Introduksjon til Superledning

Når et materiale som er superledende, er det i stand til å lede strøm med nøyaktig null elektrisk motstand. Som et resultat, var ingen av elektrisitet forsvinner, noe som gjør materialet til fullstendig og helt passere på alle elektrisitet, noe som gjør det til et ideelt materiale for en wire. De fleste materialer som oppviser superledning gjøre dette bare ved meget lave temperaturer - mindre enn -250 ° C. Konseptet med superledning ble først oppdaget i 1911 av Heike Onnes. I 1933 ble det oppdaget at superledende materialer ville være i stand til å slå tilbake magnetfelt. Feltet av superledning tok et stort sprang i 1957 da tre fysikere utviklet den første allment aksepterte teorien om superledning. Feltet også flyttet fremover i 1980 med etableringen av karbon-baserte superledere samt "designer" superledere. Det var denne epoken som også varslet oppdagelsen av høytemperatur-superleder.

Høytemperatur-superleder

Når et materiale som utviser høytemperatur-superleder, er det i stand til å opprettholde superledende egenskaper ved temperaturer over -250 grader Celsius. I mange år var dette ikke tenkt å være mulig, teoretisk. Men i 1986, Karl Müller og Johannes Bednorz oppdaget første høytemperatur superleder.

kuprat Superledere

De første høytemperatur-superledere var laget av et materiale som kalles kuprat. Kuprat består av et kobberatom i kombinasjon med to oksygenatomer. Teorien bak disse materialene er at kuprat lagene er svakt holdes sammen, noe som gjør det mulig for superconduction. Rundt kuprat lag er andre molekyler som bidrar til å stabilisere kuprat-molekylet. Disse andre molekyler kalles dopere. Selve mekanismen som disse kuprat høytemperatur superledere arbeid er fortsatt under debatt.

Typer kuprat Dirigenter

Den første høytemperatur superleder var består av et kuprat lag som var omgitt av et annet element som kalles lantan. Det var i stand til å superconduct på rundt -240 grader Celsius. Skifte lantan med et annet element, yttrium, skapt et materiale som kunne superconduct ved temperaturer rundt -180 grader Celsius. Dette var en stor prestasjon fordi det menes at superlederen kan bli avkjølt ved hjelp av flytende nitrogen, som er forholdsvis lett å lage. Den høyeste temperatur super består av en blanding av kobber, oksygen, thallium, kvikksølv, barium og kalsium, og det kan superconduct på rundt -140 grader Celsius.

Iron-baserte Superledere

I 2008 Hideo Hosono og andre materialer forskere oppdaget at en jern-baserte super, omgitt av lantan, også tillatt for superconduction ved relativt høye temperaturer (-240 grader Celsius). Andre forskere har funnet at å erstatte lantan med andre materialer bevirker den superledende temperaturen være enda høyere, til rundt -220 ° C. Håpet er at ved å lære mer om disse jern-baserte superledere, kan forskerne også få en bedre forståelse av de kuprat seg.

praktisk bruk

Høytemperatur-superleder har gått utover teoretisk spekulasjon og akademisk forskning for å være nyttig kommersielt. Høytemperatur-superledere har blitt brukt for å utvikle spesielle elektronikk for det medisinske felt, hvor de kan gi ny grad av nøyaktighet for elektroniske målinger. Høy temperatur superledning også kan spille en rolle i etableringen av nye former for mikrobrikker.