Сверхпроводники при комнатной температуре ⚡️🌡️
gon
14 Октября
Сверхпроводимость — это квантовое явление, при котором материал теряет электрическое сопротивление и полностью выталкивает из себя магнитное поле (эффект Мейснера). Это означает передачу энергии без потерь. Проблема в том, что до недавнего времени это работало только при сверхнизких, криогенных температурах (близких к абсолютному нулю). Создание сверхпроводника, работающего при комнатной температуре и нормальном давлении — это «святой Грааль» современной физики, который изменит наш мир до неузнаваемости.
Почему это так важно? Технологическая революция 🚀:
- Энергетика 💡: До 10−15% электроэнергии теряется при передаче по проводам. Сверхпроводящие ЛЭП позволят передавать энергию на тысячи километров без потерь.
- Транспорт 🚄: Поезда на магнитной левитации (маглев), которые будут парить над рельсами без трения и достигать скоростей более 1000 км/ч.
- Компьютеры и электроника 💻: Сверхбыстрые и энергоэффективные компьютеры, в том числе квантовые, где сверхпроводящие элементы уже используются.
- Медицина 🩺: Более дешёвые и компактные аппараты МРТ, не требующие жидкого гелия для охлаждения магнитов.
- Наука: Более мощные ускорители частиц для исследования фундаментальных законов Вселенной.
Путь к комнатной температуре: гидриды под давлением 💎
Прорыв последних лет связан с гидридами — соединениями, богатыми водородом, — сжатыми до гигантских давлений в алмазных наковальнях.
- Гипотеза: Теоретики предсказали, что под огромным давлением лёгкие атомы водорода образуют решётку, которая может обеспечить сверхпроводимость при высоких температурах.
- Эксперименты:- 2015 г.: Сероводород (H₂S) показал сверхпроводимость при -70°C (203 К) и давлении 150 ГПа.
- 2019 г.: Гидрид лантана (LaH₁₀) достиг -23°C (250 К) при 170 ГПа.
- 2020 г.: Углеродистый сероводород (CSH) показал сверхпроводимость при +15°C (288 К) и давлении 267 ГПа. Это был первый случай, когда сверхпроводимость была достигнута при «комнатной» температуре!
- 2023 г.: Группа Ранги Диаса заявила о создании сверхпроводника на основе гидрида лютеция с азотом при +21°C и всего 1 ГПа, но эти результаты пока не были независимо подтверждены и вызывают споры в научном сообществе.
Главный вызов: давление 💥
Все эти рекордные результаты достигнуты при давлениях в миллионы атмосфер, что делает их практическое применение невозможным. Сегодня главная задача — найти или спроектировать материал, который будет сохранять свою сверхпроводящую структуру при нормальном, атмосферном давлении.
Поиски продолжаются:
Учёные используют искусственный интеллект и вычислительные методы для перебора тысяч возможных соединений в поисках стабильного комнатного сверхпроводника.
Даже если до коммерческого применения ещё далеко, достижение сверхпроводимости при +15°C — это фундаментальный прорыв, доказывающий, что мечта о мире без электрических потерь принципиально осуществима. 🌐