eyvind
Сьогодні для передачі електрики ми покладаємося на звичайні провідники, серед яких можна відзначити метали з найкращими властивостями, такі як мідь чи алюміній. Однак навіть вони мають певний рівень спротиву, що призводить до значних втрат енергії.
Це — одна з найбільших проблем, з якою стикається наука і без її вирішення досить важко буде зробити прориви у цілих галузях.
Для розв’язання цієї проблеми ми мусимо навчитися використовувати таке явище як надпровідність — це здатність твердого тіла проводити електричний струм без втрат, тобто з нульовим спротивом. Людство вже використовує деякі надпровідники, наприклад, в апаратах МРТ. Однак вони такі великі й дорогі тому, що робота нинішніх надпровідників можлива лише у наднизьких температурах, адже вони виділяють дуже багато тепла в процесі передачі електрики.
Науковці вже багато років вирішують завдання отримання надпровідності у звичайних умовах — при приблизно кімнатній температурі та нормальному атмосферному тискові. Здається, в цій справі зроблено великий прорив.
Команда вчених з Університету Рочестера в Нью-Йорку на чолі з Ранґою Діас продемонструвала, що рідкоземельний метал лютецій у поєднанні з воднем та азотом може проводити електрику без опору за температури 21 градус за Цельсієм і тискові близько 10 000 атмосфер. Статтю про відкриття опублікували в авторитетному часописі Nature.
Для створення матеріалу дослідники розробили газову суміш, яка складалася з 99 відсотків водню та 1 відсотка азоту. Залишені в камері з лютецієм на кілька днів при температурі 200 градусів за Цельсієм, компоненти прореагували, утворивши дивовижну сполуку синього кольору.
Потім команда помістила матеріал в алмазне ковадло, яке використовується для того, щоб піддавати матеріали екстремальному тиску. Зі збільшенням тиску матеріал зазнав «помітної візуальної трансформації», перетворившись з блакитного на рожевий, ставши надпровідним — те, що команда підтвердила, вимірявши як магнітні поля навколо матеріалу, так і його електропровідність.
Вони назвали своє відкриття «червоною матерією» (“reddmatter”).
Так, 10 000 атмосфер — все ще величезний показник тиску і до надпровідників у ваших смартфонах ще далеко, однак цього можна досягти у звичайних промислових умовах, а найближчі «конкуренти» потребують ще більшого — показників у мільйони атмосфер. Науковцям поки не зовсім ясно, як саме новий матеріал отримав свої надпровідні властивості, це стане предметом подальшого дослідження.
Також варто зазначити, що відкриття зробила та сама команда вчених, яка раніше вже публікувала дослідження з проривом у цій галузі, однак згодом Nature довелося відкликати статтю через проблеми з повторенням експерименту.
Як надпровідники змінять наше життя?
Досягнення можливості використання надпровідності у повсякденному житті повністю змінить наше життя приблизно в тих же масштабах, як колись відкриття та початок застосування самої електроенергії.
- Використання надпровідників для передачі енергії на довгі відстані дозволить знизити її втрати, що буде корисно для довкілля. Також можна буде сховати високовольтні лінії електропередач під землю
- Використання надпровідників також покращить процес швидкого заряджання батарей, а також зберігання енергії — цілком імовірно, що років за 10 у вашій кишені буде смартфон, що заряджається за кілька хвилин і тримає заряд впродовж місяця
- Стане можливим комерційне використання квантових комп’ютерів
- Двигуни, трансформатори та генератори стануть в рази меншими
- Апарати МРТ стануть точнішими, значно дешевшими (а значить доступнішими для більшої кількості людей) і зможуть виявляти хвороби на більш ранніх стадіях
- Потяги на магнітній левітації, які можуть розвивати величезні швидкості, стануть більш широкодоступними та комерційно привабливими (зараз їх вартість настільки висока, що в світі існує лише шість працюючих потягів — усі в азійських країнах).
- Майбутній мобільний зв’язок з надвисокими швидкостями, імовірно, також буде зав’язаний на використання надпровідників
І багато іншого.