» »

Dobili smo prvi superprevodnik na sobni temperaturi

Dobili smo prvi superprevodnik na sobni temperaturi

diamantno nakovalo (modro), uporabljeno pri odkritju

vir: Nature
Nature - Ameriški znanstveniki so naposled poskrbeli za dolgo želeno odkritje snovi, ki elektriko brez upora prevaja pri za človeka normalnih temperaturah, saj spojina vodika, ogljika in žvepla to zmore pri skoraj petnajstih stopinjah Celzija. Dogodek rahlo kazi dejstvo, da odkritje ne bo kmalu praktično uporabno, saj so morali v zameno tlak dvigniti na več milijonov barov, kar otežuje tudi razlago, kaj nastala snov sploh je. Toda kljub temu gre za zgodovinski znanstveni dosežek.

Superprevodnost pri sobni temperaturi je eden tistih tehnoloških svetih gralov, ki obljubljajo prelomne nove iznajdbe in zmogljivosti. Takšna lastnost bi znatno olajšala in pocenila prenos električne energije ter povzročila množičen prodor naprav, ki so trenutno drage in zapletene - na primer lebdečih vlakov, naprednih medicinskih diagnostičnih skenerjev in supermočnih magnetov. Pojav superprevodnosti - električnega toka brez upora - je že od odkritja pred več kot stotimi leti vezan na zelo nizke temperature, ki so bile izven laboratorijev dolgo nedosegljive, saj je bilo zanje potrebno uporabiti tekoči helij, ki je razmeroma drag in terja strokovno rokovanje. V poznih osemdesetih letih prejšnjega stoletja pa so odkrili keramike iz bakrovih oksidov, ki so postale prvi visokotemperaturni superprevodniki - ker imajo "delovno" temperaturo nad vreliščem tekočega dušika (kar je pri -196 stopinjah Celzija), ki je mnogo preprostejši in cenejši za uporabo od helija. Takrat je vzniknilo upanje, da bi napredek vendarle lahko postregel s snovmi, ki bi to eksotično spodobnost izražale pri nam bolj domačih razmerah.

Pot do prebitja temperaturne magične meje nič stopinj Celzija je bila dolga in polna zastojev ter slepih ulic. Omenjene kupratne keramike nas niso pripeljali kaj prida daleč. Pred dobrim desetletjem so upe na primer polagali v halkogenidne snovi, ki imajo poleg ostalega tudi samosvoje magnetne značilnosti. V višjo prestavo pa je področje raziskovanja naposled pognalo odkritje izpred slabih šestih let - da imajo hidridi, torej spojine z vodikom, še posebno visok potencial za doseganje superprevodnosti. Za razlago moramo poznati klasično teorijo superprevodnosti ali BCS, ki so jo leta 1957 predložili John Bardeen, Leon Cooper in John Robert Schrieffer ter zanjo pozneje prejeli Nobelovo nagrado. Po teoriji BCS do superprevodnosti pride, ko se elektroni šibko vežejo v tako imenovane Cooperjeve pare, s celoštevilčnim spinom. To pomeni, da se lahko vsi pari posedejo v isto kvantno stanje, s čimer nastane neke sorte "kvantna juha", ki lahko izbere poljubno pot skozi snov, s tem pa se izogne trkanju ob kristalno strukturo. Elektrone pa moramo za združevanje v Cooperjeve pare pošteno prepričevati, saj se po svoji naravi odbijajo. To storimo z vibracijami kristalne rešetke, ki so pri tem najbolj učinkovite ob visokih frekvencah. Tu pridemo do vodika, ki zaradi nizke mase omogoča visoke frekvence nihanja kristalne strukture.

Dolgo časa je bila v tem oziru vodilna skupina raziskovalcev z Inštituta Maxa Plancka za kemijo v Mainzu, ki je poskrbela za uvodne preboje in pred petimi leti spojino kovinskega vodikovega sulfida prignala do superprevodnosti pri -70 oC. Že tedaj pa je postalo očitno, da bo potrebno za uspehe vse bolj višati tudi tlak, kajti omenjeni dosežek je terjal kar 96 gigapaskalov ali skoraj milijonkrat večji tlak od onega na morski gladini. Tako so konec leta 2018 rezultat še izboljšali z lantanovim hidridom: na -23 stopinj Celzija pri tlaku 170 gigapaskalov. Sedaj pa so jih naposled prehiteli ameriški kolegi z več ustanov, med drugim Univerze Rochester v New Yorku in Nevadske univerze v Las Vegasu. Uporabili so zanimiv trik, ki odpira novo področje raziskovanja: snovi so dodali tretji element, s čimer so želeli uvesti dodaten parameter za nastavljanje lastnosti kristala. Žveplu in vodiku tako tu dela družbo še ogljik.

Postopek, opisan v članku za Nature, je precej zapleten. Posebej na drobno zmlete kroglice zmesi ogljika in žvepla so postavili v diamantno nakovalo ter injecirali plinasti vodik. Sledilo je večurno obsevanje z laserjem, ki je razbilo molekule žvepla. Nastal je kristal, ki pri nižjem tlaku sploh ni obstojen in je obenem zelo majhen - v premeru manj kot mikrometer. Toda zadevščina je po vseh treh najvažnejših kriterijih superprevodna, in sicer pri 287,7 kelvinih ter tlaku 267 GPa. Ali povedano drugače, pri dobrih štirinajst in pol stopinjah Celzija ter tlaku, ki je več kot dvainpolmilijonkrat tolikšen kot na morski gladini in primerljiv s tistim v Jupitrovi sredici. Gigantski pritisk in majhnost vzorca botrujeta dejstvu, da raziskovalci ta hip sploh še ne poznajo natančne zgradbe nastalega kristala, saj za to še nimamo dovolj dobrih merskih metod, ker običajni kristalografski prijemi z rentgensko svetlobo ali čim podobnim tu ne vžgejo. Domneva se, da bi si lahko pomagali z naprednejšimi nevtronskimi viri, kar bo brez dvoma eno naslednjih poglavij raziskovanja.

Po eni strani gre torej za čisto bazično, četudi prelomno odkritje. Toda po drugi plati morda praktična raba vendarle ni več tako daleč. Že za red velikosti nižji tlak bi odprl veliko različnih možnosti, na primer zasnovo zelo natančnih magnetnih senzorjev. Nedvomno bo odkritje sedaj sprožilo tekmo v trgovanju med temperaturo in tlakom, v kateri bodo raziskovalci skušali najti neko ekonomično ravnotežje praktično dosegljivih zahtevanih razmer za superprevodnost. Vse kaže, da smo na pragu širšega prodora te zmogljivosti v naša življenja.

46 komentarjev

mailer ::

Se pravi še vedno neuporabno.
Armor A30, AX850, V Gene, 3770K, Big Shuriken II,
Corsair 16GB 1600MHz CL9, GTX660TiDC2TOP, 840120GB Basic,
Spinpoint 1TB, BD207DBK, G110, G300, Dell U2412M

Machete ::

mailer je izjavil:

Se pravi še vedno neuporabno.


Izjemen povzetek. Vreden nobelove nominacije, če že Pahor ne bo imel posluha za Jabolko navdiha.
Asrock-H470 Phantom Gaming|i7-10700K|2x16GB|RTX-3080 EAGLE|W10Pro
Galaxy S10

gruntfürmich ::

opa. desetletja iskanja svetega grala pri sobni temperaturi je končno obrodila sadove.
čestitke!
"Namreč, da gre ta družba počasi v norost in da je vse, kar mi gledamo,
visoko organizirana bebavost, do podrobnosti izdelana idiotija."
Psiholog HUBERT POŽARNIK, v Oni, o smiselnosti moderne družbe...

kixs ::

Da nisi prebral samo naslova ;)

gruntfürmich ::

saj naslov pove vse.
"Namreč, da gre ta družba počasi v norost in da je vse, kar mi gledamo,
visoko organizirana bebavost, do podrobnosti izdelana idiotija."
Psiholog HUBERT POŽARNIK, v Oni, o smiselnosti moderne družbe...

pegasus ::

Naslov bi moral biti ... na sobni temperaturi(*) ;)

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: pegasus ()

HulkHogan ::

A vsakomesečne novice o odkritju nove revolucionarne baterije niso več zanimive? Po 20ih letih obljub znanstvenikov je raja končno spregledala?

pegasus ::

Znanstveniki poročajo, obljubljajo mediji.

mailer ::

Machete je izjavil:

mailer je izjavil:

Se pravi še vedno neuporabno.


Izjemen povzetek. Vreden nobelove nominacije, če že Pahor ne bo imel posluha za Jabolko navdiha.


Toda zadevščina je po vseh treh najvažnejših kriterijih superprevodna, in sicer pri 287,7 kelvinih ter tlaku 267 GPa. Ali povedano drugače, pri dobrih štirinajst in pol stopinjah Celzija ter tlaku, ki je več kot dvainpolmilijonkrat tolikšen kot na morski gladini

Je treba prebrat celo novico, da lahko razumeš moj komentar.
Armor A30, AX850, V Gene, 3770K, Big Shuriken II,
Corsair 16GB 1600MHz CL9, GTX660TiDC2TOP, 840120GB Basic,
Spinpoint 1TB, BD207DBK, G110, G300, Dell U2412M

gus5 ::

da imajo hidridi, torej spojine z vodikom, še posebno visok potencial za doseganje superprevodnosti
Pri nizkem tlaku ima vodik lastnosti izolatorja, pri visokem pa...

elektroni šibko vežejo v tako imenovane Cooperjeve pare, s celoštevilčnim spinom. To pomeni, da se lahko vsi pari posedejo v isto kvantno stanje, s čimer nastane neke sorte "kvantna juha"
Cooperjevi pari imajo lastnosti bozonov, za katere ne velja Paulijeva prepoved, ergo lahko zasedejo isto kvantno stanje... To je "trik" superprevodnosti - kako fermione (elektrone) zakamuflirati v bozone.

vostok_1 ::

Sploh ne vem zakaj se toliko trudijo s temi superprevodniki na sobni temperaturi...there's no free lunch. To bi jim ja moralo biti jasno, znanstvenikom.
There will be chutes!
It came from the lab.
You are the Baddie.

energetik ::

Sicer zanimiva novica, pa vendar - kaj je lažje doseči pri praktični uporabi, specialno keramiko potopiti v tekoči dušik ali imeti nek eksotični kristal na tlaku Jupitrove sredice... :|

Pri prenosu električne energije tudi kakšnih hudih prebojev s tem ne bo, pri AC sistemih je itak omejitev reaktanca, ki ni posledica samega materiala vodnikov, pri DC sistemih pa je za par velikostnih razredov lažje dodati tistih nekaj kg/meter bakra ali aluminija k obstoječemu vodniku...

Zgodovina sprememb…

  • spremenilo: energetik ()

zmaugy ::

To je tako, kot pridobivanje zlata z jedrskimi reakcijami. Se da, ampak se ne splača.
Biseri...

Zgodovina sprememb…

  • spremenilo: zmaugy ()

Matthai ::

Kaj je lažje doseči pri praktični uporabi, zavrteti polaroidni trak in projecirati video skozi lečo na platno, ali imeti neko eksotično omaro polno tranzistorjev in gledati video na resoluciji 20x20 pixlov... bi rekli leta 1930.
All those moments will be lost in time, like tears in rain...
Time to die.

MrStein ::

Eni preprosto nimajo kapacitete da bi si zamislili stvari, ki jih še ni v tem trenutku.
Motiti se je človeško.
Motiti se pogosto je neumno.
Vztrajati pri zmoti je... oh, pozdravljen!

nekikr ::

No, evidentno je, da če tega ne moreš kupiti v Lidlu, je zadeva neuporabna. Jasno je tudi, da idealne naprave naredimo "v prvo", ne pa tako kot ti amaterji, z desetletji poizkušanj. Hold my beer, bi rekel vseznalski superforumaš.

fikus_ ::

Naslov veliko obeta, ampak že prvi odstavek nas postavi v realnost.

Če bi uspeli najti material superprevoden pri npr. -50oC in atmosferskem tlaku ter cenovno sprejemljiv, bi bil zelo velik dosežek.

Zelo dober članek.

energetik ::

nekikr je izjavil:

No, evidentno je, da če tega ne moreš kupiti v Lidlu, je zadeva neuporabna. Jasno je tudi, da idealne naprave naredimo "v prvo", ne pa tako kot ti amaterji, z desetletji poizkušanj. Hold my beer, bi rekel vseznalski superforumaš.
Lej, lahko da bo kdaj zadeva tako poceni da se bo splačala tudi za elektroprenos. Ampak že kabla se ne splača najati v tla namesto zračnih vodov, ker je enostavno toliko dražje. Kaj šele superprevodnikov, da boš izničil manj kot % izgub prenesene moči.
Ne rečem, da bodo morda obstajale nekoč tudi neke povsem nove aplikacije tega odkritja, ampak za vsaj par 10/100 let je to zgolj zanimivost.

vostok_1 ::

Eni pač ne razumejo, da thermodynamics is a bitch.

Šure, za nišne reči se morda splača.
Sicer pa že hladit na -50C ni ravno zastonj.
There will be chutes!
It came from the lab.
You are the Baddie.

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: vostok_1 ()

Kvinta ::

Spet neka kemija boljše je to
Free štrom :D
A.C.A.B

vostok_1 ::

Led panel, ventilator in grelec. Damn. Upam, da imajo dovolj velike varovalke na števcu.
There will be chutes!
It came from the lab.
You are the Baddie.

tikitoki ::

vostok_1 je izjavil:

Sploh ne vem zakaj se toliko trudijo s temi superprevodniki na sobni temperaturi...there's no free lunch. To bi jim ja moralo biti jasno, znanstvenikom.


Najboljse, da znanost ukinemo. Znanstvenike nagonimo v rudnike premoga in se dolcoimo, da smo dosegli zelejen nivo.

MrStein ::

Kvinta je izjavil:

Spet neka kemija boljše je to
Free štrom :D


Čudežna rešitev, predstavljena kot jutub video? Sounds legit... :)

Sem malo pogledal za kaj se gre... če koga zanima: še en perpetum mobile oziroma infinite energy generator

https://skeptics.stackexchange.com/ques...
Motiti se je človeško.
Motiti se pogosto je neumno.
Vztrajati pri zmoti je... oh, pozdravljen!

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: MrStein ()

energetik ::

tikitoki je izjavil:

Najboljse, da znanost ukinemo. Znanstvenike nagonimo v rudnike premoga in se dolcoimo, da smo dosegli zelejen nivo.
Noben ni tega rekel, jasno da je bazična znanost potrebna. Ampak treba se zavedat, da tako in podobna odkritja še generacije ne bodo praktično uporabne, kaj šele ekonomsko uporabne.

zmaugy ::

MrStein je izjavil:

Eni preprosto nimajo kapacitete da bi si zamislili stvari, ki jih še ni v tem trenutku.

Pošlji mi na zs alarm pet let pred komercializacijo. Tale superprevodniška tekma traja že 40 let. I'm not holding my breath.
Biseri...

Zgodovina sprememb…

  • spremenilo: zmaugy ()

vostok_1 ::

tikitoki je izjavil:

vostok_1 je izjavil:

Sploh ne vem zakaj se toliko trudijo s temi superprevodniki na sobni temperaturi...there's no free lunch. To bi jim ja moralo biti jasno, znanstvenikom.


Najboljse, da znanost ukinemo. Znanstvenike nagonimo v rudnike premoga in se dolcoimo, da smo dosegli zelejen nivo.


Nekatere reči bi res lahko malo zavrli.
Superprevodnike pa naj kar raziskujejo.
There will be chutes!
It came from the lab.
You are the Baddie.

MrStein ::

zmaugy je izjavil:

MrStein je izjavil:

Eni preprosto nimajo kapacitete da bi si zamislili stvari, ki jih še ni v tem trenutku.

Pošlji mi na zs alarm pet let pred komercializacijo. Tale superprevodniška tekma traja že 40 let. I'm not holding my breath.

1926 prvi koncept tranzistorja
1947 prvi dejanski tranzistor v laboratoriju
1959 prvi IC
1970 prvi mikroprocesorji
1993 izide 3D igra Doom


Tako da ja, malo je potrebno počakati.

PS: Za hec lahko nekdo doda komentarje forumskih vseznalcev pri vsaki letnici
Motiti se je človeško.
Motiti se pogosto je neumno.
Vztrajati pri zmoti je... oh, pozdravljen!

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: MrStein ()

zmaugy ::

MrStein je izjavil:

zmaugy je izjavil:

MrStein je izjavil:

Eni preprosto nimajo kapacitete da bi si zamislili stvari, ki jih še ni v tem trenutku.

Pošlji mi na zs alarm pet let pred komercializacijo. Tale superprevodniška tekma traja že 40 let. I'm not holding my breath.

1926 prvi koncept tranzistorja
1947 prvi dejanski tranzistor v laboratoriju
1959 prvi IC
1970 prvi mikroprocesorji
1993 izide 3D igra Doom


Tako da ja, malo je potrebno počakati.

PS: Za hec lahko nekdo doda komentarje forumskih vseznalcev pri vsaki letnici


Vse lepo in prav, ampak po 40+ letih so prišli do superprevodnosti pri nekaj milijonih barov. To se mi zdi približno podobno blizu uporabnosti kot tista pri nekaj malega nad 0 Kelvina. Malo prevečkrat so že imeli trenutke “sam še malo pa bo”...
Lepo, da se še vedno najdejo financerji tega.
Biseri...

Zgodovina sprememb…

  • spremenilo: zmaugy ()

FlyingBee ::

Pri več milijonov barov sem nehal brati.
Master Yoda said, 'No chance against PC players console gamers have.'

zmaugy ::

Enako.
Biseri...

Sheteentz ::

Ne bit tako črnogledi, že čez par sto let bodo vsi kabli superprevodni. Kaj pa je par sto let proti večnosti...

suzej ::

zmaugy je izjavil:

To je tako, kot pridobivanje zlata z jedrskimi reakcijami. Se da, ampak se ne splača.

Če hočeš za zemljino težo zlata, pomoje nimaš druge kot jederske reakcije.
Pridno umivajte roke, možgani so že oprani

zmaugy ::

suzej je izjavil:

zmaugy je izjavil:

To je tako, kot pridobivanje zlata z jedrskimi reakcijami. Se da, ampak se ne splača.

Če hočeš za zemljino težo zlata, pomoje nimaš druge kot jederske reakcije.

Zakaj bi hotel toliko zlata? Mislim da se bo bolj splačalo to rudarit v asterodibem pasu. Plus da zlato iz jedrskih reakcij bi bilo verjetno radioaktivno.
Biseri...

SasoS ::

zmaugy je izjavil:

Vse lepo in prav, ampak po 40+ letih so prišli do superprevodnosti pri nekaj milijonih barov. To se mi zdi približno podobno blizu uporabnosti kot tista pri nekaj malega nad 0 Kelvina. Malo prevečkrat so že imeli trenutke “sam še malo pa bo”...
Lepo, da se še vedno najdejo financerji tega.


Daleč od tega...v zadnjih 10 letih so superprevodniki napredovali do te mere, da jih ni treba več hladit s tekočim helijem, ampak je dovolj "samo" tekoči dušik (ki je bistveno cenejši in lažji za pridobivanje). Napredovali so tako, da dejansko morajo delat redesign ITER-ja, ker je bil planiran za starejše superprevodne magnete.

Lani so testirali prvo vetrnico s superprevodnim generatorjem: https://phys.org/news/2019-11-supercond...

Ni še holly grail, jasno, ampak napredek pa gre naprej.

zmaugy ::

SasoS je izjavil:

zmaugy je izjavil:

Vse lepo in prav, ampak po 40+ letih so prišli do superprevodnosti pri nekaj milijonih barov. To se mi zdi približno podobno blizu uporabnosti kot tista pri nekaj malega nad 0 Kelvina. Malo prevečkrat so že imeli trenutke “sam še malo pa bo”...
Lepo, da se še vedno najdejo financerji tega.


Daleč od tega...v zadnjih 10 letih so superprevodniki napredovali do te mere, da jih ni treba več hladit s tekočim helijem, ampak je dovolj "samo" tekoči dušik (ki je bistveno cenejši in lažji za pridobivanje). Napredovali so tako, da dejansko morajo delat redesign ITER-ja, ker je bil planiran za starejše superprevodne magnete.

Lani so testirali prvo vetrnico s superprevodnim generatorjem: https://phys.org/news/2019-11-supercond...

Ni še holly grail, jasno, ampak napredek pa gre naprej.


Zanimivo, hvala za pojasnilo in link.
Biseri...

MrStein ::

No ja, eni bodo rekli "to je brezveze, ne vidim smisla, bla bla bla", vse dokler jim ne porineš gotov izdelek v roke. Pa še takrat bodo jamrali.

Če je komu "brezveze", lahko preskoči temo. Saj mu niso vdrli s tem v stanovanje, kot jehove priče.
Motiti se je človeško.
Motiti se pogosto je neumno.
Vztrajati pri zmoti je... oh, pozdravljen!

brbr21 ::



Ne vem kaj temu kretenu in njegovim naslednikom ni bilo jasno? 500 let zapravljanja denarja do prvega poleta in da lahko forumski vseznalci za male pare frčijo prigarane cekine v Grčijo kurt. C,c,c...

MrStein ::

To je v bistvu arhimedov vijak, iz tretjega stoletja pred našim štetjem. Čisto brezveze.

PS: Baje bil v uporabi že stoletja pred Arhimedom. Le pod njegovim imenom je danes znan.
Motiti se je človeško.
Motiti se pogosto je neumno.
Vztrajati pri zmoti je... oh, pozdravljen!

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: MrStein ()

Daliborg ::

Če bi v naslovu dodal "..vendar na račun visokega tlaka." 8-)
Potem bi pa res vse iz naslova zvedel :))
Vseeno pa ni slabo malo sanjariti kaj bi lahko vse imeli. Veselim se napredka in upam, da kmalu kaj uporabnega ven dajo.

Lp.
Format life:
Warning all life will be erased!
Do you want to continue?(y/n) Y_

tikitoki ::

energetik je izjavil:

tikitoki je izjavil:

Najboljse, da znanost ukinemo. Znanstvenike nagonimo v rudnike premoga in se dolcoimo, da smo dosegli zelejen nivo.
Noben ni tega rekel, jasno da je bazična znanost potrebna. Ampak treba se zavedat, da tako in podobna odkritja še generacije ne bodo praktično uporabne, kaj šele ekonomsko uporabne.


Vcasih je tezko oceniti kaj bo in kaj ne bo prineslo koristi.

cvalsr ::

Pri vsem tem me najbolj zanima, kako sploh dosežejo tako visok tlak??
Najmočnejša znana jekla zdržijo približno stokrat manjše napetosti/obremenitve ...!

Sheteentz ::

Diamantna konica zdrži kar orng tlake.

Diamond anvil cell @ Wikipedia

cvalsr ::

Aha. Hvala, Sheteentz (daj, poenostavi ime, sem trikrat popravljal tipkanje :)) )
Si ne bi mislil, diamant je res trd, ampak krhek.

vostok_1 ::

Sheteentz je izjavil:

Ne bit tako črnogledi, že čez par sto let bodo vsi kabli superprevodni. Kaj pa je par sto let proti večnosti...


Nonsense. Totalen nonsense.
Perpetum mobile ne obstaja.

Če misliš imeti kable po vesolju je že baker ohlajen na par kelvinov povsem zadovoljiv prevodnik.
There will be chutes!
It came from the lab.
You are the Baddie.

SubjectX ::

Kako so izmerili pritisk v Jupitrovi sredici?

Matthai ::

Gostje Area 51 so povedali.
All those moments will be lost in time, like tears in rain...
Time to die.


Vredno ogleda ...

TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
»

Dobili smo prvi superprevodnik na sobni temperaturi

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
463107 (1119) Matthai
»

Odkrili superprevodnik pri običajnih zimskih temperaturah

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
84569 (2593) dope1337
»

Indijska afera Superprevodnost

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
85560 (3464) c3p0
»

Superprevodni rekorder pri -70 °C

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
1111103 (7741) noraguta
»

Nov temperaturni rekord superprevodnikov

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
198825 (4753) Cervantes

Več podobnih tem