Разумевање суперпроводљивости и њене примене

Суперпроводљивост је феномен где одређени материјали могу да проводе електричну енергију са нултим отпором када се охладе на веома ниске температуре. То значи да материјал може носити електричну струју без икаквог губитка енергије, што га чини изузетно корисним за широк спектар примена, као што су експерименти физике високе енергије, медицинско снимање и брзо рачунарство.ӕӕКонцепт суперпроводљивости је први открио је 1911. холандски физичар Хеике Камерлингх Оннес, који је приметио да је отпор живе изненада пао на нулу када је охлађена на температуру од 4,2 К (-269°Ц). Од тада, истраживачи су открили да многи други материјали такође могу показати суправодљивост под одређеним условима.ӕӕ Тачан механизам који стоји иза суправодљивости још увек није у потпуности схваћен, али се верује да укључује формирање Цооперових парова, који су парови електрона који су повезани заједно разменом фонона (квантизовани звучни таласи). Када се материјал охлади на температуру испод критичне температуре (Тц), Куперови парови се кондензују у једно квантно стање, што доводи до нестанка електричног отпора.ӕӕПостоји неколико типова суперпроводника, укључујући:ӕӕ1. Суперпроводници ниске температуре: Ово су материјали који показују суправодљивост на температурама испод око 30 К (-243°Ц). Примери укључују ниобијум нитрид (НбН), ниобијум калај (Нб3Сн) и итријум-баријум-бакар оксид (ИБЦО).ӕ2. Суперпроводници високе температуре: Ово су материјали који показују суправодљивост на температурама изнад око 30 К. Примери укључују купрате, као што су итријум-баријум-бакар-оксид (ИБЦО) и жива-баријум-калцијум-бакар оксид (ХгБа2Ца2Цу3О8+к).ӕ3. Органски суперпроводници: Ово су материјали који садрже атоме угљеника и показују суперпроводљивост. Примери укључују полипарафенилен сулфид (ППС) и полифлуорен винилен (ПФВ).ӕ4. Суперпроводне наножице: Ово су изузетно танке жице које показују суперпроводљивост. Имају потенцијалне примене у квантном рачунарству и другим технологијама у настајању.ӕӕСуперпроводници имају много потенцијалних примена, укључујући:ӕӕ1. Експерименти физике високе енергије: Суперпроводни магнети се користе за управљање и фокусирање снопа честица у акцелераторима као што је Велики хадронски сударач (ЛХЦ).ӕ2. Медицинско снимање: Суперпроводни магнети се користе у МРИ машинама за стварање јаких магнетних поља која могу открити суптилне промене у ткивима тела.ӕ3. Рачунарство велике брзине: Суперпроводна кола се могу користити за креирање ултра брзих рачунара који могу да обављају сложене прорачуне при брзинама до 100 ГХз.ӕ4. Складиштење и пренос енергије: Суперпроводници би се могли користити за стварање ефикаснијих електричних мрежа и система за складиштење енергије.ӕ5. Квантно рачунарство: Суперпроводни кубити (квантни битови) се истражују као потенцијално решење за изградњу скалабилних квантних рачунара.