ڇا جيڪڏهن... اسان کي اعليٰ درجه حرارت جا سپر ڪنڊڪٽر مليا؟ اميدن جا بندا

نقصان کان سواءِ ٽرانسميشن لائينون، گھٽ درجه حرارت واري برقي انجنيئرنگ، سپر اليڪٽروميگنيٽ، آخرڪار ٿرمونيو ڪليئر ري ايڪٽرن ۾ پلازما جي لکين ڊگرين کي آسانيءَ سان دٻائڻ، هڪ خاموش ۽ تيز ميگلو ريل. اسان کي سپر ڪنڊڪٽرز لاءِ ڪيتريون ئي اميدون آهن ...

سپر چالاڪيت صفر برقي مزاحمت جي مادي حالت کي سڏيو ويندو آهي. اهو ڪجهه مواد ۾ تمام گهٽ درجه حرارت تي حاصل ٿئي ٿو. هن quantum رجحان دريافت ڪيو ڪيمرلنگ آنس (1) پاري ۾، 1911 ۾. ڪلاسيڪل فزڪس ان کي بيان ڪرڻ ۾ ناڪام ٿي. صفر مزاحمت کان علاوه، سپر ڪنڊڪٽرز جي هڪ ٻي اهم خصوصيت آهي مقناطيسي فيلڊ کي ان جي حجم کان ٻاهر ڪڍونام نهاد Meissner اثر (ٽائيپ I سپر ڪنڊڪٽرز ۾) يا مقناطيسي فيلڊ کي "وورٽيڪس" ۾ مرکوز ڪرڻ (ٽائپ II سپر ڪنڊڪٽرز ۾).

اڪثر سپر ڪنڊڪٽر صرف صفر جي ويجهو درجه حرارت تي ڪم ڪن ٿا. اهو ٻڌايو ويو آهي 0 Kelvin (-273,15 ° C). ائٽم جي حرڪت هن گرمي پد تي اهو لڳ ڀڳ غير موجود آهي. هي سپر ڪنڊڪٽرز جي ڪنجي آهي. عام طور تي اليڪٽران موصل ۾ حرڪت ڪندڙ ٻين متحرڪ ايٽمن سان ٽڪرائجي ٿي، جنهن جي ڪري توانائي جي نقصان ۽ مزاحمت. تنهن هوندي، اسان ڄاڻون ٿا ته تيز رفتار تي تيز رفتار ممڪن آهي. تدريجي طور تي، اسان مواد ڳولي رهيا آهيون جيڪي هن اثر کي گهٽ ۾ گهٽ مائنس سيلسيس تي ظاهر ڪن ٿا، ۽ تازو پڻ پلس تي. بهرحال، اهو ٻيهر عام طور تي انتهائي تيز دٻاء جي درخواست سان لاڳاپيل آهي. سڀ کان وڏو خواب اهو آهي ته هن ٽيڪنالاجي کي ڪمري جي حرارت تي بغير ڪنهن وڏي دٻاء جي پيدا ڪرڻ.

superconductivity جي حالت جي ظاهر لاء جسماني بنياد آهي ڪارگو گرابرز جي جوڑوں جي ٺهڻ - جي نالي سان ڪوپر. اهڙا جوڙا هڪجهڙا توانائيءَ سان ٻن اليڪٽرانن جي اتحاد جي نتيجي ۾ پيدا ٿي سگهن ٿا. فرمي توانائي، i.e. ننڍي کان ننڍي انرجي جنهن ذريعي فرميونڪ سسٽم جي انرجي هڪ وڌيڪ عنصر جي شامل ٿيڻ کان پوءِ وڌي ويندي، تڏهن به جڏهن انهن کي پابند ڪرڻ واري رابطي جي توانائي تمام ننڍي هوندي. هي مادي جي برقي ملڪيت کي تبديل ڪري ٿو، ڇاڪاڻ ته اڪيلو ڪيريئر فرميون آهن ۽ جوڙو بوسون آهن.

تعاون ڪرڻ تنهن ڪري، اهو ٻن فرميئنز جو هڪ سرشتو آهي (مثال طور، اليڪٽران) هڪ ٻئي سان رابطي سان ڪرسٽل لٽيس جي وائبريشن ذريعي، فونون سڏيو ويندو آهي. رجحان بيان ڪيو ويو آهي ليونا تعاون ڪري ٿي 1956 ۾ ۽ بي سي ايس جي ٿيوري جو حصو آھي گھٽ درجه حرارت جي سپر ڪنڊڪٽيوٽي. فرميون جيڪي ڪوپر جوڙو ٺاهيندا آهن، انهن ۾ اڌ اسپن هوندا آهن (جيڪي مخالف طرفن ڏانهن هليا ويندا آهن)، پر سسٽم جي نتيجي ۾ نڪتل اسپن مڪمل هوندو آهي، يعني ڪوپر جوڙو هڪ بوسون هوندو آهي.

خاص گرمي پد تي سپر ڪنڊڪٽرز ڪي عنصر هوندا آهن، مثال طور ڪيڊميئم، ٽين، ايلومينيم، اريڊيم، پلاٽينم، ٻيا سپر ڪنڊڪٽيوٽيءَ جي حالت ۾ صرف تمام گهڻي دٻاءَ (مثال طور، آڪسيجن، فاسفورس، سلفر، جرميميم، ليٿيم) يا ان ۾ داخل ٿين ٿا. پتلي تہن جي شڪل (ٽنگسٽن، بيريليم، ڪروميم)، ۽ ڪجھ اڃا تائين سپر ڪنڊڪٽنگ نه ٿي سگھن ٿيون، جهڙوڪ چاندي، ٽامي، سون، عظيم گيسس، ھائڊروجن، جيتوڻيڪ سون، چاندي ۽ ٽامي ڪمري جي حرارت تي بھترين موصلن مان آھن.

"هاء گرمي" اڃا تائين تمام گهٽ درجه حرارت جي ضرورت آهي

1964 سال ۾ وليم اي لٹل ۾ اعلي درجه حرارت جي superconductivity جي وجود جو امڪان تجويز ڪيو نامياتي پوليمر. هي تجويز بي سي ايس جي نظريي ۾ فونون وچولي واري جوڙي جي مخالفت جي طور تي exciton-ثالث ٿيل اليڪٽران جي جوڙي تي ٻڌل آهي. جوهانس جي بيڊنورز ۽ C.A. پاران دريافت ڪيل پرووسڪائٽ سيرامڪس جي نئين خاندان کي بيان ڪرڻ لاءِ ”هاءِ درجه حرارت جي سپر ڪنڊڪٽرز“ جو اصطلاح استعمال ڪيو ويو آهي. 1986ع ۾ مولر، جنهن لاءِ کين نوبل انعام مليو. اهي نوان سيرامڪ سپر ڪنڊڪٽرز (2) ٽامي ۽ آڪسيجن مان ٺهيل هئا ٻين عناصر جهڙوڪ لينٿنم، بيريم ۽ بسمٿ سان.

2. سيرامڪ پليٽ طاقتور مقناطيس مٿان هور ڪندي

اسان جي نقطي نظر کان، "هاء-درجه حرارت" superconductivity اڃا تمام گهٽ هو. عام دٻاء لاء، حد -140 ° C هئي، ۽ جيتوڻيڪ اهڙين سپر ڪنڊڪٽرن کي "هاء-درجه حرارت" سڏيو ويندو هو. هائڊروجن سلفائيڊ لاءِ -70 ° سي جي سپر ڪنڊڪٽيٽي گرمي پد انتهائي تيز دٻاءَ تي پهچي چڪو آهي. جڏهن ته، تيز گرمي پد وارن سپر ڪنڊڪٽرن کي ٿڌو ڪرڻ لاءِ مائع هيليم جي بدران نسبتاً سستو مائع نائٽروجن جي ضرورت هوندي آهي، جيڪو ضروري آهي.

ٻئي طرف، اهو اڪثر ڪري ڀريل سيرامڪ آهي، برقي نظام ۾ استعمال لاء بلڪل عملي ناهي.

سائنسدان اڃا تائين يقين رکن ٿا ته اتي هڪ بهتر اختيار آهي دريافت ٿيڻ جي انتظار ۾، هڪ شاندار نئون مواد جيڪو معيار کي پورو ڪندو جهڙوڪ ڪمري جي حرارت تي superconductivityاستعمال ڪرڻ لاء سستي ۽ عملي. ڪجهه تحقيق تي توجه ڏنو ويو آهي مسو، هڪ پيچيده ڪرسٽل جنهن ۾ ٽامي ۽ آڪسيجن جي ايٽمن جي تہه شامل آهي. تحقيق ڪجهه غير معمولي پر سائنسي طور تي اڻ ڄاڻايل رپورٽن تي جاري آهي ته پاڻي سان ڀريل گريفائٽ ڪمري جي حرارت تي هڪ سپر ڪنڊڪٽر طور ڪم ڪري سگهي ٿو.

تازن سالن ۾ اعليٰ درجه حرارت تي سپر ڪنڊڪٽيٽي جي ميدان ۾ ”انقلابن“، ”بريڪ تھرو“ ۽ ”نئين بابن“ جو سچو وهڪرو رهيو آهي. آڪٽوبر 2020 ۾، ڪمري جي گرمي پد تي (15 ° C تي) سپر ڪنڊڪٽيٽي رپورٽ ڪئي وئي ڪاربان ڊسلفائيڊ هائڊرائيڊ (3)، جيتوڻيڪ، تمام تيز دٻاء تي (267 GPa) سائي ليزر پاران ٺاهيل. هولي گريل، جيڪو هڪ نسبتاً سستو مواد هوندو جيڪو ڪمري جي گرمي ۽ عام دٻاءَ تي سپر ڪنڊڪٽو هوندو، اڃا تائين نه مليو آهي.

3. ڪاربان تي ٻڌل مواد 15°C تي سپر ڪنڊڪٽو.

مقناطيسي دور جو صبح

تيز گرمي پد جي سپر ڪنڊڪٽرز جي ممڪن ايپليڪيشنن جو ڳڻپ اليڪٽرانڪس ۽ ڪمپيوٽرن سان شروع ٿي سگھي ٿو، منطقي ڊوائيسز، ميموري عناصر، سوئچ ۽ ڪنيڪشن، جنريٽر، ايمپليفائرز، ذرات تيز ڪندڙ. فهرست تي اڳيون: مقناطيسي شعبن کي ماپڻ لاء انتهائي حساس ڊوائيس، وولٽيجز يا ڪرنٽ، مقناطيس لاء ايم آر آئي ميڊيڪل ڊوائيسز، مقناطيسي توانائي اسٽوريج ڊوائيسز، بلٽ ٽرينون، انجڻ، جنريٽر، ٽرانسفارمر ۽ پاور لائينون. انهن خوابن جي سپر ڪنڊڪٽنگ ڊوائيسز جا بنيادي فائدا گهٽ پاور ڊسڪشن، تيز رفتار آپريشن ۽ هوندا انتهائي حساسيت.

superconductors لاء. اتي هڪ سبب آهي ته پاور پلانٽ اڪثر مصروف شهرن جي ويجهو تعمير ڪيا ويا آهن. جيتوڻيڪ 30 سيڪڙو. انهن جي ٺاهيل برقي توانائي اهو ٽرانسميشن لائنن تي گم ٿي سگهي ٿو. اهو هڪ عام مسئلو آهي برقي سامان سان. توانائي جو گهڻو حصو گرميءَ ڏانهن وڃي ٿو. تنهن ڪري، ڪمپيوٽر جي مٿاڇري جو هڪ اهم حصو ٿڌو حصن لاء وقف ڪيو ويو آهي جيڪو سرڪٽ پاران پيدا ٿيندڙ گرمي کي ختم ڪرڻ ۾ مدد ڪري ٿو.

Superconductors گرمي لاء توانائي جي نقصان جو مسئلو حل. تجربن جي حصي جي طور تي، سائنسدان، مثال طور، زندگين ڪمائڻ جو انتظام ڪن ٿا سپر ڪنڊڪٽنگ انگوزي جي اندر برقي ڪرنٽ ٻن سالن کان مٿي. ۽ هي اضافي توانائي کان سواء آهي.

ڪرنٽ بند ٿيڻ جو واحد سبب اهو هو ته مائع هيليم تائين پهچ نه هئي، نه ته ان ڪري جو وهڪرو جاري نه رهي سگهيو. اسان جا تجربا اسان کي يقين ڏيارين ٿا ته سپر ڪنڊڪٽنگ مواد ۾ واهه سئو هزارين سالن تائين وهي سگهن ٿا، جيڪڏهن وڌيڪ نه. سپر ڪنڊڪٽرز ۾ برقي ڪرنٽ هميشه لاءِ وهي سگهي ٿو، مفت ۾ توانائي جي منتقلي.

в ڪابه مزاحمت هڪ وڏو ڪرنٽ سپر ڪنڊڪٽنگ تار ذريعي وهي سگهي ٿو، جنهن جي نتيجي ۾ ناقابل يقين طاقت جا مقناطيسي ميدان پيدا ٿين ٿا. انهن کي استعمال ڪري سگهجي ٿو ميگلو ٽرينون (4)، جيڪي اڳ ۾ ئي 600 ڪلوميٽر في ڪلاڪ جي رفتار تائين پهچي سگهن ٿيون ۽ ان تي ٻڌل آهن. superconducting magnets. يا انهن کي پاور پلانٽس ۾ استعمال ڪريو، روايتي طريقن کي تبديل ڪري، جنهن ۾ ٽربائنون بجلي پيدا ڪرڻ لاء مقناطيسي شعبن ۾ گھمندا آهن. طاقتور سپر ڪنڊڪٽنگ مقناطيس فيوزن جي رد عمل کي ڪنٽرول ڪرڻ ۾ مدد ڪري سگھن ٿا. هڪ سپر ڪنڊڪٽنگ تار بيٽري جي بجاءِ هڪ مثالي انرجي اسٽوريج ڊيوائس طور ڪم ڪري سگهي ٿي، ۽ سسٽم ۾ موجود صلاحيت هزارن ۽ هڪ ملين سالن تائين محفوظ رهندي.

ڪوانٽم ڪمپيوٽرن ۾، توهان هڪ سپر ڪنڊڪٽر ۾ گھڙيءَ جي طرف يا مخالف ڪلاڪ جي طرف وهي سگهو ٿا. جهاز ۽ ڪار جي انجڻ اڄ جي ڀيٽ ۾ ڏهه ڀيرا ننڍا هوندا، ۽ قيمتي طبي تشخيصي MRI مشينون توهان جي هٿ جي کجيءَ ۾ مناسب هونديون. دنيا جي وسيع ريگستاني ريگستانن ۾ فارمن مان گڏ ڪيل، شمسي توانائي کي بغير ڪنهن نقصان جي ذخيرو ۽ منتقل ڪري سگهجي ٿو.

4. جاپاني ميگليو ٽرين

فزڪسسٽ ۽ سائنس جي مشهور مقبوليت جي مطابق، ڪاڪوٽيڪنالاجيون جهڙوڪ سپر ڪنڊڪٽرز هڪ نئين دور ۾ داخل ٿينديون. جيڪڏهن اسان اڃا تائين بجليءَ جي دور ۾ رهون ٿا، ته ڪمري جي گرمي پد تي موجود سپر ڪنڊڪٽرس پاڻ سان گڏ مقناطيس جو دور آڻين ها.