අපට අධි-උෂ්ණත්ව සුපිරි සන්නායක ලබා ගන්නේ නම් කුමක් කළ යුතුද? බලාපොරොත්තුවේ බැඳීම්
පාඩු රහිත සම්ප්‍රේෂණ මාර්ග, අඩු-උෂ්ණත්ව විද්යුත් ඉංජිනේරු විද්‍යාව, සුපිරි විද්යුත් චුම්බක, අවසානයේ තාප න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරකවල ප්ලාස්මා අංශක මිලියන ගණනක් මෘදු ලෙස සම්පීඩනය කරයි, නිහඬ සහ වේගවත් මැග්ලෙව් රේල්. සුපිරි සන්නායක ගැන අපිට ගොඩක් බලාපොරොත්තු තියෙනවා...
සුපිරි සන්නායකතාව ශුන්ය විද්යුත් ප්රතිරෝධයේ ද්රව්යමය තත්ත්වය ලෙස හැඳින්වේ. මෙය ඉතා අඩු උෂ්ණත්වවලදී සමහර ද්රව්යවල සාක්ෂාත් කරගනු ලැබේ. ඔහු මෙම ක්වොන්ටම් සංසිද්ධිය සොයා ගත්තේය Kamerling Onnes (1) රසදිය තුළ, 1911 දී. සම්භාව්‍ය භෞතික විද්‍යාව එය විස්තර කිරීමට අසමත් වේ. ශුන්ය ප්‍රතිරෝධයට අමතරව සුපිරි සන්නායකවල තවත් වැදගත් ලක්ෂණයකි චුම්බක ක්ෂේත්රය එහි පරිමාවෙන් පිටතට තල්ලු කරන්නඊනියා Meissner ආචරණය (I වර්ගයේ සුපිරි සන්නායකවල) හෝ චුම්බක ක්ෂේත්රය "සුළි" (II වර්ගයේ සුපිරි සන්නායකවල) වෙත නාභිගත කිරීම.
බොහෝ සුපිරි සන්නායක ක්‍රියා කරන්නේ නිරපේක්ෂ ශුන්‍යයට ආසන්න උෂ්ණත්වවලදී පමණි. එය 0 කෙල්වින් (-273,15 °C) ලෙස වාර්තා වේ. පරමාණු වල චලනය මෙම උෂ්ණත්වයේ දී එය පාහේ නොපවතී. සුපිරි සන්නායක සඳහා යතුර මෙයයි. සාමාන්යයෙන් ඉලෙක්ට්රෝන සන්නායකයේ චලනය වන අනෙකුත් කම්පන පරමාණු සමඟ ගැටීම, ඇති කරයි බලශක්ති අලාභය සහ ප්රතිරෝධය. කෙසේ වෙතත්, ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී සුපිරි සන්නායකතාවය හැකි බව අපි දනිමු. ක්‍රමක්‍රමයෙන්, අපි මෙම බලපෑම අඩු සෙල්සියස් සෘණකදී සහ මෑතක දී ප්ලස් මට්ටමෙන් පෙන්වන ද්රව්ය සොයා ගනිමින් සිටිමු. කෙසේ වෙතත්, මෙය නැවතත් සාමාන්යයෙන් අධික පීඩනය යෙදීම සමඟ සම්බන්ධ වේ. දැවැන්ත පීඩනයකින් තොරව කාමර උෂ්ණත්වයේ දී මෙම තාක්ෂණය නිර්මාණය කිරීම විශාලතම සිහිනයයි.
සුපිරි සන්නායකතාවයේ තත්වයේ පෙනුම සඳහා භෞතික පදනම වේ භාණ්ඩ ග්‍රාබර් යුගල සෑදීම - ඊනියා කූපර්. සමාන ශක්තීන් සහිත ඉලෙක්ට්රෝන දෙකක එකමුතුවේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස එවැනි යුගල මතු විය හැක. ෆර්මි ශක්තිය, i.e. ෆර්මියොනික් පද්ධතියේ ශක්තිය තවත් එක් මූලද්‍රව්‍යයක් එකතු කිරීමෙන් පසු වැඩි වන කුඩාම ශක්තිය, ඒවා බන්ධනය කරන අන්තර්ක්‍රියා ශක්තිය ඉතා කුඩා වුවද. තනි වාහකයන් ෆර්මියන් වන අතර යුගල බෝසෝන වන බැවින් මෙය ද්‍රව්‍යයේ විද්යුත් ගුණාංග වෙනස් කරයි.
සහයෝගයෙන් කටයුතු කරන්න එබැවින්, එය ෆොනෝන ලෙස හැඳින්වෙන ස්ඵටික දැලිස්වල කම්පන හරහා එකිනෙකා සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කරන ෆර්මියෝන දෙකක (උදාහරණයක් ලෙස ඉලෙක්ට්රෝන) පද්ධතියකි. සංසිද්ධිය විස්තර කර ඇත ලියෝනා සහයෝගයෙන් කටයුතු කරයි 1956 දී සහ අඩු උෂ්ණත්ව සුපිරි සන්නායකතාව පිළිබඳ BCS න්‍යායේ කොටසකි. කූපර් යුගලය සෑදෙන ෆර්මියන් වල අර්ධ භ්‍රමණයන් ඇත (ඒවා ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවලට යොමු කෙරේ), නමුත් එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස පද්ධතියේ භ්‍රමණය පිරී ඇත, එනම් කූපර් යුගලය බෝසෝනයකි.
නිශ්චිත උෂ්ණත්වවලදී සුපිරි සන්නායක යනු සමහර මූලද්‍රව්‍ය වේ, උදාහරණයක් ලෙස, කැඩ්මියම්, ටින්, ඇලුමිනියම්, ඉරිඩියම්, ප්ලැටිනම්, අනෙක් ඒවා සුපිරි සන්නායකතා තත්ත්වයට පත්වන්නේ ඉතා ඉහළ පීඩනයකදී පමණි (උදාහරණයක් ලෙස ඔක්සිජන්, පොස්පරස්, සල්ෆර්, ජර්මනියම්, ලිතියම්) හෝ තුනී ස්ථර වල ස්වරූපය (ටංස්ටන් , බෙරිලියම්, ක්‍රෝමියම්), සහ සමහර ඒවා තවමත් රිදී, තඹ, රන්, උච්ච වායු, හයිඩ්‍රජන් වැනි සුපිරි සන්නායක නොවිය හැක, නමුත් රත්‍රන්, රිදී සහ තඹ කාමර උෂ්ණත්වයේ හොඳම සන්නායක අතර වේ.
"ඉහළ උෂ්ණත්වය" තවමත් ඉතා අඩු උෂ්ණත්වයන් අවශ්ය වේ
1964 වර්ෂය තුළ විලියම් ඒ ලිට්ල් තුළ අධි-උෂ්ණත්ව අධි සන්නායකතාවයේ පැවැත්මේ හැකියාව යෝජනා කළේය කාබනික පොලිමර්. මෙම යෝජනාව BCS න්‍යායේ ෆොනෝන්-මැදිහත් වූ යුගලයට ප්‍රතිවිරුද්ධව එක්සිටෝන-මැදිහත් ඉලෙක්ට්රෝන යුගලනය මත පදනම් වේ. "ඉහළ උෂ්ණත්ව සුපිරි සන්නායක" යන යෙදුම Johannes G. Bednorz සහ C.A විසින් සොයා ගන්නා ලද perovskite-ව්‍යුහගත පිඟන් මැටි පවුලක් විස්තර කිරීමට භාවිතා කර ඇත. 1986 දී මුලර්, ඒ සඳහා ඔවුන්ට නොබෙල් ත්‍යාගය හිමි විය. මෙම නව සෙරමික් සුපිරි සන්නායක (2) තඹ සහ ඔක්සිජන් වලින් ලැන්තනම්, බේරියම් සහ බිස්මට් වැනි අනෙකුත් මූලද්‍රව්‍ය සමඟ මිශ්‍ර කර සාදන ලදී.
2. සෙරමික් තහඩුව බලවත් චුම්බක මත සැරිසරයි
අපගේ දෘෂ්ටි කෝණයෙන්, "ඉහළ-උෂ්ණත්වයේ" සුපිරි සන්නායකතාව තවමත් ඉතා අඩු විය. සාමාන්ය පීඩනය සඳහා, සීමාව -140 ° C වූ අතර, එවැනි සුපිරි සන්නායක පවා "අධි-උෂ්ණත්වය" ලෙස හැඳින්වේ. හයිඩ්‍රජන් සල්ෆයිඩ් සඳහා -70°C අධි සන්නායකතා උෂ්ණත්වය අතිශයින් ඉහළ පීඩනයකදී ළඟා වී ඇත. කෙසේ වෙතත්, අධි-උෂ්ණත්ව සුපිරි සන්නායක සඳහා අත්‍යවශ්‍ය වන සිසිලනය සඳහා ද්‍රව හීලියම් වෙනුවට සාපේක්ෂව ලාභ ද්‍රව නයිට්‍රජන් අවශ්ය වේ.
අනෙක් අතට, එය බොහෝ විට බිඳෙනසුලු සෙරමික්, විදුලි පද්ධතිවල භාවිතය සඳහා ඉතා ප්රායෝගික නොවේ.
වැනි නිර්ණායක සපුරාලන අපූරු නව ද්‍රව්‍යයක් සොයා ගැනීමට වඩා හොඳ විකල්පයක් ඇතැයි විද්‍යාඥයන් තවමත් විශ්වාස කරති. කාමර උෂ්ණත්වයේ සුපිරි සන්නායකතාවදැරිය හැකි සහ භාවිතා කිරීමට ප්රායෝගික. සමහර පර්යේෂණයන් තඹ සහ ඔක්සිජන් පරමාණු ස්ථර අඩංගු සංකීර්ණ ස්ඵටිකයක් වන තඹ කෙරෙහි අවධානය යොමු කර ඇත. ජලයෙන් පොඟවන ලද මිනිරන් කාමර උෂ්ණත්වයේ දී සුපිරි සන්නායකයක් ලෙස ක්‍රියා කළ හැකි බවට ඇතැම් විෂම නමුත් විද්‍යාත්මකව පැහැදිලි කළ නොහැකි වාර්තා මත පර්යේෂණ දිගටම පවතී.
මෑත වසරවල ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී සුපිරි සන්නායකතා ක්ෂේත්රයේ "විප්ලවයන්", "ප්රගමනයන්" සහ "නව පරිච්ඡේද" සැබෑ ප්රවාහයක් විය. 2020 ඔක්තෝම්බර් මාසයේදී කාමර උෂ්ණත්වයේ (15°C දී) සුපිරි සන්නායකතාව වාර්තා විය කාබන් ඩයිසල්ෆයිඩ් හයිඩ්රයිඩ් (3), කෙසේ වෙතත්, ඉතා ඉහළ පීඩනයකදී (267 GPa) හරිත ලේසර් මගින් ජනනය වේ. සාපේක්ෂ වශයෙන් ලාභ ද්‍රව්‍යයක් වන Holy Grail, කාමර උෂ්ණත්වයේ දී සහ සාමාන්ය පීඩනයේ දී සුපිරි සන්නායකයක් වනු ඇත, එය තවමත් සොයාගෙන නොමැත.
3. 15°C දී අධි සන්නායක කාබන් මත පදනම් වූ ද්රව්ය.
චුම්භක යුගයේ උදාව
අධි-උෂ්ණත්ව සුපිරි සන්නායකවල විය හැකි යෙදුම් ගණනය කිරීම ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ සහ පරිගණක, තාර්කික උපාංග, මතක මූලද්‍රව්‍ය, ස්විච සහ සම්බන්ධතා, ජනක යන්ත්‍ර, ඇම්ප්ලිෆයර්, අංශු ත්වරණකාරක වලින් ආරම්භ විය හැක. ලැයිස්තුවේ ඊළඟට: චුම්බක ක්ෂේත්‍ර, වෝල්ටීයතා හෝ ධාරා මැනීම සඳහා අධි සංවේදී උපාංග, චුම්බක සඳහා MRI වෛද්ය උපකරණ, චුම්බක බලශක්ති ගබඩා උපාංග, ලෙවිටිං බුලට් දුම්රිය, එන්ජින්, ජෙනරේටර්, ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් සහ විදුලි රැහැන්. මෙම සිහින සුපිරි සන්නායක උපාංගවල ප්රධාන වාසි වනුයේ අඩු බලය විසුරුවා හැරීම, අධිවේගී ක්රියාකාරිත්වය සහ අතිශය සංවේදීතාව.
සුපිරි සන්නායක සඳහා. බොහෝ විට කාර්යබහුල නගර අසල විදුලි බලාගාර ඉදි කිරීමට හේතුවක් තිබේ. සියයට 30ක් පවා. ඔවුන් විසින් නිර්මාණය කරන ලදී විදුලි ශක්තිය සම්ප්‍රේෂණ මාර්ග මත එය නැති විය හැක. මෙය විදුලි උපකරණවල පොදු ගැටළුවකි. ශක්තියෙන් වැඩි කොටසක් තාපයට යයි. එබැවින් පරිඝනක පෘෂ්ඨයේ සැලකිය යුතු කොටසක් පරිපත මගින් ජනනය වන තාපය විසුරුවා හැරීමට උපකාර වන සිසිලන කොටස් සඳහා වෙන් කර ඇත.
සුපිරි සන්නායක තාපය සඳහා බලශක්ති පාඩු පිළිබඳ ගැටළුව විසඳයි. අත්හදා බැලීම්වල කොටසක් ලෙස, විද්යාඥයින්, නිදසුනක් වශයෙන්, ජීවිකාව උපයා ගැනීමට සමත් වේ සුපිරි සන්නායක වළල්ල ඇතුළත විදුලි ධාරාව වසර දෙකකට වැඩි. තවද මෙය අතිරේක ශක්තියකින් තොරව ය.
ධාරාව නතර වීමට එකම හේතුව ද්‍රව හීලියම් සඳහා ප්‍රවේශයක් නොතිබීම මිස ධාරාව දිගටම ගලා යා නොහැකි නිසා නොවේ. සුපිරි සන්නායක ද්රව්යවල ධාරා වසර සිය දහස් ගණනක් නොඑසේ නම් ගලා යා හැකි බව විශ්වාස කිරීමට අපගේ පරීක්ෂණ මගින් අපව යොමු කරයි. සුපිරි සන්නායකවල විද්යුත් ධාරාව සදාකාලිකව ගලා යා හැකි අතර, නොමිලේ ශක්තිය මාරු කරයි.
в ප්රතිරෝධයක් නැත සුපිරි සන්නායක වයරය හරහා විශාල ධාරාවක් ගලා යා හැකි අතර එමඟින් ඇදහිය නොහැකි බලයේ චුම්බක ක්ෂේත්‍ර ජනනය විය. ඒවා දැනටමත් පැයට කිලෝමීටර 4 දක්වා වේගයෙන් ළඟා විය හැකි මැග්ලෙව් දුම්රිය (600) ලෙවිට් කිරීමට භාවිතා කළ හැකිය. සුපිරි සන්නායක චුම්බක. නැතහොත් විදුලිය නිපදවීම සඳහා චුම්බක ක්ෂේත්‍රවල ටර්බයින භ්‍රමණය වන සම්ප්‍රදායික ක්‍රම වෙනුවට ඒවා බලාගාරවල භාවිතා කරන්න. විලයන ප්‍රතික්‍රියාව පාලනය කිරීමට බලවත් සුපිරි සන්නායක චුම්බක උපකාර විය හැක. සුපිරි සන්නායක වයරයක් බැටරියකට වඩා පරමාදර්ශී බලශක්ති ගබඩා කිරීමේ උපකරණයක් ලෙස ක්‍රියා කළ හැකි අතර පද්ධතියේ විභවය වසර දහසක් සහ මිලියනයක් සඳහා ආරක්ෂා වනු ඇත.
ක්වොන්ටම් පරිගණකවල, ඔබට සුපිරි සන්නායකයක දක්ෂිණාවර්තව හෝ වාමාවර්තව ගලා යා හැකිය. නැව් සහ කාර් එන්ජින් අදට වඩා දස ගුණයකින් කුඩා වන අතර මිල අධික වෛද්ය රෝග විනිශ්චය MRI යන්ත්‍ර ඔබේ අතේ ගැළපේ. ලොව පුරා විශාල කාන්තාර කාන්තාරවල ගොවිපලවලින් එකතු කරන ලද සූර්ය බලශක්තිය කිසිදු පාඩුවකින් තොරව ගබඩා කර මාරු කළ හැකිය.
4. ජපන් මැග්ලෙව් දුම්රිය
භෞතික විද්‍යාඥයා සහ විද්‍යාවේ ප්‍රසිද්ධ ජනප්‍රියකරුට අනුව, කකුසුපිරි සන්නායක වැනි තාක්ෂණයන් නව යුගයක් උදා කරනු ඇත. අප තවමත් ජීවත් වන්නේ විදුලිය යුගයේ නම්, කාමර උෂ්ණත්වයේ ඇති සුපිරි සන්නායක ඔවුන් සමඟ චුම්භකත්වයේ යුගය ගෙන එනු ඇත.
