» »

Nov temperaturni rekord superprevodnikov

Nov temperaturni rekord superprevodnikov

Slo-Tech - Raziskovalci z Inštituta Maxa Plancka za kemijo v nemškem Mainzu so odkrili, da žveplovi hidrid SHn izkazujejo superprevodnost do temperature 190 K oziroma -83 °C, kar je absolutni rekord. Manjša težava je le, da so morali za dosego tega rekorda tlak zvišati na 150 GPa, kar je približno 1.500.000-krat več kot na Zemljinem površju. A odkritje ima kljub temu velik fizikalni pomen.

Ko so leta 1911 odkrili superprevodnost, so bili nad učinkom osupli, razložiti pa ga niso znali vse do leta 1957. Nekateri materiali so pri zadostni ohladitvi izgubili vsakršno električno upornost. Po sklenjeni zanki je lahko tok tekel v nedogled, kar bi bilo izvrstno tako za shranjevanje energije kakor prenos brez izgub. Superprevodniki tudi izbijajo vsakršno magnetno polje, kar najlepše demonstrira Meissnerjev efekt. To je kvantni efekt, ki klasično ni razložljiv. Superprevodnost izgine z naraščanjem temperature, magnetnega polja ali vsebnosti nečistoč v kristalu.

Prvo kvantitativno teorijo superprevodnosti (BCS) smo dobili šele leta 1957, John Bardeen, Leon Cooper in John Robert Schrieffer pa so zanjo leta 1972 prejeli Nobelovo nagrado za fiziko. V teoriji, ki jo imenujemo tudi teorija klasičnih superprevodnikov, pojav razlagamo s Cooperjevimi pari elektronov, ki se sesedejo v isto kvantno stanje. Elektroni so fermioni (s spinom 1/2) in se ne morejo, v Cooperjevem paru pa sta dva elektrona šibko vezana, in spin takega delca je celoštevilčni. Zato se lahko sesedejo v isto stanje kot bozoni. Interakcijo med elektroni prenašajo fononi, kakor imenujemo ekscitacije kristalne rešetke, kadar jih obravnavamo kot psevdodelce.

Teorija BCS opisuje klasično superprevodnost, ki jo najdemo pri večini kovin pri nizkih temperaturah. Rekord je imel magnezijev diborid pri 39 K. Izračuni so kazali, da bi lahko nekateri hidridi to temperaturo bistveno dvignili, a eksperimentalnih potrditev ni in ni bilo.

Ostali superprevodniki so keramični, mehanizem superprevodnosti pa je drugačen in slabše pojasnjen. Pri običajnem tlaku ima rekord keramika iz živega srebra, barija, kalcija, bakra in kisika, ki je superprevodna do temperature 133 K (-138 °C). Z višjimi tlaki je mogoče to temperaturo dvigniti vse do 164 K.

Odkritje superprevodnosti žveplovih hidridov je pomembno iz dveh razlogov. Prvič, gre za absolutni temperaturni rekord, dasiravno pri nepraktičnem tlaku. Pomembnejše pa je dejstvo, da je klasični superprevodnik. Doslej je veljal konsenz, da je superprevodnost BCS omejena na 40 K, ker so elektroni v pare vezani tako šibko, da je termična energija pri višjih temperatura tako visoka, da jih razdvoji. Novo odkritje kaže, da to ne drži. Rezultate je treba še preveriti z nekaterimi testi, da bomo zagotovo trdili, da gre za superprevodnost, a vsi preliminarni indici podpirajo to dejstvo.

19 komentarjev

bosmla ::

Superprevodniki tudi izbijajo vsakršno magnetno polje

Tole se mi zdi zanimivo. Nisem podkovan v tem podrocju ampak a to pomeni, da bi bil mogoc elektomotor narejen iz superprevodnika?

vostok_1 ::

Načeloma ja. Sam ga bi blo treba hladit na -83C, kar seveda prinese številne druge težave.

bosmla ::

Ja vendar to ni vec dalec od povrsinskih temperatur ponekod na zemlji - torej v teoriji bi ta superelekromotor deloval na skoraj nic elektrike? Da grem se dlje v teorijo s takim principom bi lahko predmeti (vozila) levitirali itn...

M-XXXX ::

Manjša težava je le, da so morali za dosego tega rekorda tlak zvišati na 150 GPa, kar je približno 1.500.000-krat več kot na Zemljinem površju. A odkritje ima kljub temu velik fizikalni pomen.

Obstajajo kakšne fotke experimenta itd? Ker če ne drugega je tale tlak impresiven!

vostok_1 ::

Kako nič elektrike. Seveda bi porabil, sam zlo učinkovit bi bil pa zlo malo grel (razen ležajev).

M-XXXX je izjavil:

Manjša težava je le, da so morali za dosego tega rekorda tlak zvišati na 150 GPa, kar je približno 1.500.000-krat več kot na Zemljinem površju. A odkritje ima kljub temu velik fizikalni pomen.

Obstajajo kakšne fotke experimenta itd? Ker če ne drugega je tale tlak impresiven!





Neki tacga najbrž zgleda preša.

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: vostok_1 ()

Invictus ::

bosmla je izjavil:

Ja vendar to ni vec dalec od povrsinskih temperatur ponekod na zemlji - torej v teoriji bi ta superelekromotor deloval na skoraj nic elektrike? Da grem se dlje v teorijo s takim principom bi lahko predmeti (vozila) levitirali itn...

V teoriji tak elektromotor ne bi izgubljal zaradi notranje upornosti.

Za opravljanje dela še vedno rabi energijo.
"Life is hard; it's even harder when you're stupid."

http://goo.gl/2YuS2x

Ghenghiz ::

BSC superprevodnik pri taksni temperaturi - tega pa nisem pricakoval.
Mi je pa vedno zabavno, na kaksne nacine vse se lotevajo superprevodnosti. Tukaj s 150GPa, lansko leto s konkretnim IR laserjem pri sobni temperaturi (za nekaj ps!!). Ampak ce ze postopki niso prakticni, bodo pa vsaj dali rezultate iz katerih se lahko naprej razvijajo teorije.

Valentin ::

Superprevodniki tudi izbijajo vsakršno magnetno polje, kar najlepše demonstrira Meissnerjev efekt. To je kvantni efekt, ki klasično ni razložljiv. Superprevodnost izgine z naraščanjem temperature, magnetnega polja ali vsebnosti nečistoč v kristalu.



"Ko temperaturo spustimo pod kritično temperaturo, bo superprevodnik izrinil magnetno polje iz svoje notranojosti. To mu uspe s površinskimi tokovi, ki ustvarjajo znotraj superprevodnika natančno nasprotno mag. polje kot je zunanje, ter tako ustvari neke vrste magnetno zrcalo. Takrat postane superprevodnik popoln diamagnet. Ta popolna diamagnetnost je najbolj značilna makroskopska lastnost superprevodnikov – pravimo ji tudi Meissnerjev efekt.Preprosto ga lahko pokažemo, ko zmanjšamo temperaturo superprevodnika pod kritično in nad superprevodnik postavimo magnet. Ta magnet bo lebdel nad superprevodnikom."

vir: http://zvonko.fgg.uni-lj.si/seminarji/s...

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: Valentin ()

jest10 ::

Se samo meni zdi, da slika ne odraža napisanega v novici?:| Jaz na sliki ne vidim nobene superprevodnosti pri 190K, še posebno pa ne pri 150GPa

Wrop ::

jest10 je izjavil:

Se samo meni zdi, da slika ne odraža napisanega v novici?:| Jaz na sliki ne vidim nobene superprevodnosti pri 190K, še posebno pa ne pri 150GPa


Na teh sliki res ni videti grafa, ki bi opisal novo odkritje. Lahko pa ga najdeš na tej povezavi.

Tero ::

Mi lahko kdo razloži zakaj superprevodnost se nikjer pravzaprav ne uporablja v "realnem svetu"? Oziroma boljše bi bilo rečeno zakaj ga inženirji nikjer ne uporabljajo? Predvsem mi gre po glavi da ne glede na nizke temperature in tlak bi superprevodniki bili dobri za energetiko? Pač ugibam da bi takšen podzemen kabel bil cenejši kot 1000KV navadni nadzemni kabli. Oziroma če pač ne cenejši, pa mogoče bolj prilagodljivi in manj vtikajoči v okolje.
Give a man a fish, he'll be fed for a day.
Teach a man to fish and he'll drown himself.

Cervantes ::

Če se ne motim so supraprevodni magneti uporabljeni pri LHCju, pri projektu ITER pa še verjetno kje pri podobnih zadevah.
LevMag Train?

Zgodovina sprememb…

TESKAn ::

Tero je izjavil:

Mi lahko kdo razloži zakaj superprevodnost se nikjer pravzaprav ne uporablja v "realnem svetu"? Oziroma boljše bi bilo rečeno zakaj ga inženirji nikjer ne uporabljajo? Predvsem mi gre po glavi da ne glede na nizke temperature in tlak bi superprevodniki bili dobri za energetiko? Pač ugibam da bi takšen podzemen kabel bil cenejši kot 1000KV navadni nadzemni kabli. Oziroma če pač ne cenejši, pa mogoče bolj prilagodljivi in manj vtikajoči v okolje.

Vsak MRI ima superprevoden magnet. Zanimivo je, ko ga izklopijo (išči "MRI quenching").
Uf! Uf! Je rekel Vinetou in se skril za skalo,
ki jo je prav v ta namen nosil s seboj.

one too many ::

Superprevodniki se uporabljajo povsod, kjer potrebuješ močno magnetno polje. Mislim, da grejo "normalni" magneti (npr. železo) do nekaj tesel :D (T, tesla - enota za magnentno polje), ti pa spravijo... ne vem koliko, sem pa videl grafe iz eksperimentov s 30 T na osi. Torej, recimo, 10x več.
Uporabljajo se tudi za SQUID - natančno merjenje magnetnega polja.
Sicer pa imajo visokotemperaturni superprevodniki kritično temperaturo nad vreliščem tekočega dušika, tako da iz tehnološkega vidika ni to nič posebnega. Pravzaprav do 4 K (-273°C), kar je vrelišče helija, ni nič posebnega.

Oberyn ::

TESKAn je izjavil:

Vsak MRI ima superprevoden magnet. Zanimivo je, ko ga izklopijo (išči "MRI quenching").

Zato vsak MRI vsebuje, če se prav spomnim, 10.000 litrov helija, helija pa baje primanjkuje. No, vsaj tu v okolici, v jedru Sonca ga je kar nekaj, celo vedno več.

jest10 ::

Tero je izjavil:

Predvsem mi gre po glavi da ne glede na nizke temperature in tlak bi superprevodniki bili dobri za energetiko? Pač ugibam da bi takšen podzemen kabel bil cenejši kot 1000KV navadni nadzemni kabli.

Že tako je podzemni kabel 2-10x dražji od daljnovoda. Pri superprevodnem bi bil ta faktor 100-1000x:P

Ghenghiz ::

Tero je izjavil:

Mi lahko kdo razloži zakaj superprevodnost se nikjer pravzaprav ne uporablja v "realnem svetu"? Oziroma boljše bi bilo rečeno zakaj ga inženirji nikjer ne uporabljajo? Predvsem mi gre po glavi da ne glede na nizke temperature in tlak bi superprevodniki bili dobri za energetiko? Pač ugibam da bi takšen podzemen kabel bil cenejši kot 1000KV navadni nadzemni kabli. Oziroma če pač ne cenejši, pa mogoče bolj prilagodljivi in manj vtikajoči v okolje.


Po mojem, ker bi kabel in vzdrzevanje bili veliko drazji kot pri navadnem kablu. Za super prevodni kabel bi najprej rabil kompromis med ceno materjala in kriticno temperaturo - ce obstaja materjal, ki ima kriticno temperaturo pri zgolj -120 C ampak je 1000x drazji, potem se pac ne bo splacalo (ne poznam prav nobenih denarnih stevilk).
Hladit kabel tud ni macji kaselj. To se dela z utekocinjenimi plini, kar je seveda se toliko vecji strosek, ko rabis plina na kilometre. Izolacija bi tudi morala bit vec kot izvrstna, potem pa je tukaj se vprasanje, kaj bi se zgodilo z vsem tem plinom in izolacijo, ko bi en na vrtu s krampom usekal po kablu. Tukaj bi po mojem tudi tvoje ugibanje o manjsem vtikanju v okolje takoj slo v luft.

mn ::

Superprevodni kabli že obstajajo:

http://www.extremetech.com/extreme/1822...

Electric power transmission @ Wikipedia


So pa zelo redki. Pravzaprav so to pilotski projekti.

Cervantes ::

Čisto offtopic, ampak ustrezne teme ne najdem več:
Rossi in E-Cat na Wired.
Pa ne me takoj popljuvat. Samo poročam, kaj sem prebral.
Se opravičujem že vnaprej.


Vredno ogleda ...

TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
»

Odkrili superprevodnik pri običajnih zimskih temperaturah

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
84564 (2588) dope1337
»

Indijska afera Superprevodnost

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
85549 (3453) c3p0
»

Superprevodni rekorder pri -70 °C

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
1111094 (7732) noraguta
»

Napredki v razvoju superprevodnikov

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
215944 (4144) gruntfürmich
»

Nobelova nagrada za fiziko 2003

Oddelek: Znanost in tehnologija
312090 (1421) Marjan

Več podobnih tem