Bugünlerde bir çeşit süperiletken duyurusu olmadan haberler uzun sürmüyor. Ne yazık ki bunlar birkaç kategoride karşımıza çıkıyor: önceki malzemelere göre daha yüksek sıcaklık gerektiren ancak yine de kriyojenik soğutma gerektiren malzemeler, çok yüksek basınç gerektiren malzemeler veya daha yakından incelendiğinde gerçekten süper iletken olmayan malzemeler. Ancak kutsal kasenin ortam sıcaklığında makul sıcaklıklarda çalışan süper iletken bir malzeme olduğu açıktır. Çoğu insan buna oda sıcaklığında bir süper iletken diyor, ancak gerçek şu ki siz gerçekten "sıradan bir sıcaklık ve basınç süper iletkeni" istiyorsunuz, ancak bu ağız dolusu.

Hackaday sığınağında, birisinin çiviyi çaktığı gün geldiğinde ne yapacağımızı düşünüyorduk. Tamamlamak için süperiletkenlere ihtiyacımız olan bir sürü tamamlanmamış projemiz yok. Mıknatısların yüzdürülmesini kolaylaştırmak dışında oda sıcaklığında süper iletkenle ne yapacağız?

Temeller

Tellerin direnci yokmuş gibi şematik çiziyoruz. Ama gerçek hayatta bu doğru değil. Bir telin içinden akan elektronlar bir miktar kayba neden olur. Ancak 1911'de Hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh Onnes, düşük sıcaklık araştırmalarına öncülük etti. O zamanlar genel kanı, bir metalin sıcaklığının azaltılmış direncini düşürürken, mutlak sıfırda elektronların hareketsiz olacağı ve dolayısıyla bu sıcaklıkta hiçbir elektrik akımının akmayacağı yönündeydi. Onnes ise tam tersini gözlemledi. Cıva ile başlayarak, mutlak sıfıra çok yakın olan 4.2 K'de malzemenin direncinin aniden sıfıra düştüğünü gözlemledi.

Elbette 4.2 K'ya yakın malzeme bulmak büyük bir sorun. Örneğin, laboratuvarlarda genellikle soğuk bir şey istendiğinde kullanılan sıvı nitrojen 77 K'de kaynar. O zaman bile, şeyleri sıvı nitrojenle soğutmak çoğu uygulama için pek pratik değildir. Ancak 90 K'nin üzerinde süperiletkenlik sergileyen bazı seramik malzemeler vardır, dolayısıyla sıvı nitrojen gibi bir şeyle soğutmak istiyorsanız bugün süperiletkenleri kullanmak mümkündür.

Süperiletkenler elektrik kaybı göstermezler, dolayısıyla bir akım, süperiletken malzemeden oluşan bir döngü içinde sonsuza kadar hareket edebilir. Deneyler, akımların neredeyse otuz yıl boyunca ölçülebilir bir kayıp olmadan bir döngü içinde dolaştığını gözlemledi ve teoriler, akımların evrenin ömründen daha fazla olmasa da en az 100,000 yıl boyunca devam edeceğini öngörüyor.

Her şeyin arkasındaki fizik kıllıdır. Normal iletkenlerde elektronlar iyonik bir kafes boyunca akar. Bazı elektronlar iyonlarla çarpışarak enerjilerinin bir kısmını ısıya dönüştürürler. Bir süperiletkende elektronlar Cooper çiftleri olarak bilinen zayıf çiftler halinde bağlanır. Çiftler, enerji kaybı olmadan akabilen bir tür süperakışkan oluşturur. Aşağıdaki videoda daha detaylı bir anlatım görebilirsiniz.

[Gömülü içerik]

Süperiletkenlikle ilgili önemli bir çıkarım, verilen akım ve manyetik alan seviyelerinin üzerinde ortadan kaybolmasıdır. Süperiletkenleri kritik sıcaklık ve basınçlarına göre tanımlamanın yanı sıra, kritik akım yoğunluğunu ve kritik manyetik alan güçlerini bilmek de önemlidir.

Açık Durumlar

Bugün süperiletkenlerin kullanıldığı birkaç yer var: SQUID (süper iletken kuantum girişim cihazları), ince bir yalıtım bileşenine sahip süper iletkenler olan Josephson bağlantılarını kullanan çok hassas manyetometrelerdir. Bunlar laboratuvarlarda, MRI makinelerinde ve kuantum bilgisayarlarda yaygındır. Bunları denizaltıların yerini tespit etmek için de kullanmak mümkün. Büyük akımlardan geçmeleri gerekmez ve güçlü alanlara maruz kalmazlar. Muhtemelen oda sıcaklığında süperiletkenleriniz olsaydı, onlarla Josephson bağlantılarını oluşturabilirdiniz ve bu cihazların tümü daha ucuz ve kullanımı daha kolay olurdu.

Süperiletkenleri halihazırda gördüğümüz başka bir yer ise MRI'lar, parçacık hızlandırıcılar, havaya uçan trenler ve füzyon reaktörleri gibi şeyler için elektromıknatıslardır. Bunlar yüksek akım gerektiren veya güçlü manyetik alanlara maruz kalan uygulamalardır. Günümüzde bu uygulamaların tümü sıvı nitrojen veya sıvı helyum gerektirmektedir. Eğer geleceğin oda sıcaklığındaki süperiletkenleri de yüksek kritik akım yoğunluklarına sahip olursa, çok güçlü elektromıknatısları ucuza üretebilirsiniz.

Elbette bugün soğuk süperiletkenleri kullandığımız yerler daha da iyiye gidecektir. Ancak bugün yapabileceğiniz birçok yeni uygulama da var ancak soğutma yükü çok engelleyici. Elbette bunların bir kısmı bilinmeyen büyü malzemesinin özelliklerine bağlı olacaktır. Örneğin, insanların elektrik iletim hatlarının süper iletken olabileceğini söylediğini sıklıkla duyarsınız. Bu doğrudur, ancak yalnızca yüksek kritik manyetik alan parametrelerine sahip olmaları durumunda, aksi takdirde AC akımı için gerçekten işe yaramazlar. Öte yandan, AC'yi kısmen kayıplara karşı bir önlem olarak kullanıyoruz; dolayısıyla tüm sistemi değiştirmeye istekliyseniz, uzun mesafelere daha düşük DC voltajları iletmek için muhtemelen süper iletken kablolar kullanabilirsiniz, ancak bu durumda yüksek kritik değere güvenirsiniz. akım yoğunluğu.

Tüketici Elektroniği

Süperiletkenlerin tüketici elektroniği için ne yapacağından tam olarak emin değiliz. Daha iyi mıknatıslar daha iyi motorlar anlamına gelebilir, dolayısıyla elektrikli matkabınız daha hafif ve daha güçlü olabilir. Bileşenlerdeki daha düşük direnç, daha az ısı kaybı ve daha uzun pil ömrü anlamına gelebilir. Süperiletkenlerin şarjla haftalarca dayanabilen telefonlara yol açacağını sıklıkla duyarsınız. Olabilir ama tahminimiz hemen değil. Telefonunuzun pilini tüketen şeyin gerçekten ara bağlantı kaybı olduğundan şüpheliyiz. Ancak verimsizliği daha az olan bileşenlerin daha uzun pil ömrüne yol açabileceği doğrudur. Daha hızlı şarja da izin verebilir. Sonuçta GaN şarjı daha verimli çünkü geleneksel elektroniklere göre daha az ısı üretiyor. Süper iletken bir şarj cihazı daha da hızlı olacaktır.

Genel olarak, sıcak süper iletken elektroniklerin daha küçük alanlarda daha fazla akımı idare edebilmesini bekleyebilirsiniz. Daha hızlı olabileceğine dair bazı düşünceler de var. Eary Josephson bağlantıları (kuşkusuz sıvı helyumda) o dönemde kullanılan geleneksel transistörlerden çok daha hızlıydı. Elbette günümüzde transistörler daha iyi ancak süperiletken bağlantıların yaygın kullanımı muhtemelen iyileştirmeleri de beraberinde getirecek.

Ne yapacaksın?

Ancak gerçek şu ki, oda sıcaklığındaki süperiletkenin özelliklerini bilmediğimiz için, ne getirip getirmeyeceğini de bilmiyoruz. Belki de süper iletken bir cep telefonunuz olmayacak çünkü manyetik alanla karşılaştığınızda telefon kendini sıfırlayacaktır. Kesinlikle bilmiyoruz.

Ancak sormak istedik. Eğer şu anda web tarayıcınızı açıp süper iletken parçaları sipariş edebilseydiniz onlarla ne yapardınız? Tel ister misin? Bobinler mi? Cihazlar mı değiştiriliyor? Ve neden? Aşağıdaki yorumlarda bize bildirin.

Sıvı nitrojene erişiminiz varsa, belki de zaten süper iletken malzeme kullanarak. Öyleyse, bunu bize bildirin, fazla. Veya belki de üzerinde çalışıyorsunuz oda sıcaklığında süper iletkenlik iddiasında bulunacak bir sonraki malzemenin yapımı.

Öne Çıkan Resim: LHC'nin kalbindeki sekiz toroidal süper iletken mıknatıs, kredi: CERN.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://hackaday.com/2024/02/26/ask-hackaday-what-if-you-did-have-a-room-temperature-superconductor/