Što je visokotemperaturni supravodič?

Visokotemperaturni supravodič (HTS) je materijal koji pokazuje supravodljiva električna svojstva iznad temperature tekućeg stanja helija. Vjerovalo se da je ovaj temperaturni raspon, od oko -452° do -454° Fahrenheita (-269° do -270° Celzijusa), teorijska granica za supravodljivost. 1986. godine, međutim, američki istraživači Karl Muller i Johannes Bednorz otkrili su skupinu visokotemperaturnih supravodičkih spojeva na bazi bakra. Ovi kuprati, kao što je itrij-barijev bakreni oksid, YBCO7, varijacije lantan-stroncij-bakrenog oksida, LSCO, i živin bakreni oksid, HgCuO, pokazali su supravodljivost na temperaturama do -256° Fahrenheita (-160° Celzijusa).

Otkriće Mullera i Bednorza dovelo je do dodjele Nobelove nagrade za fiziku 1987. obojici istraživača, ali se polje nastavilo razvijati. Istraživanje koje je u tijeku 2008. proizvelo je novu klasu spojeva koji su pokazali supravodljivost, na temelju elemenata željeza i arsena, kao što je lantan oksid željezo arsen, LaOFeAs. Kao visokotemperaturni supravodič prvi ga je demonstrirao Hideo Hosono, istraživač znanosti o materijalima u Japanu, na temperaturnom rasponu od -366° Fahrenheita (-221° Celzijusa). Drugi rijetki elementi pomiješani sa željezom, kao što su cerij, samarij i neodim, stvorili su nove spojeve koji su također pokazali supravodljiva svojstva. Rekord iz 2009. za visokotemperaturni supravodič postignut je spojem napravljenim od talija, žive, bakra, barija, kalcija, stroncija i kisika u kombinaciji, koji pokazuje supravodljivost na -211° Fahrenheita (-135° Celzijusa).

Fokus područja istraživanja supravodnika na visokim temperaturama od 2011. bio je inženjering boljih spojeva u znanosti o materijalima. Kada su temperature od -211° Fahrenheita (-135° Celzijusa) dostignute za supravodljive materijale, to je omogućilo ispitivanje njihovih kvaliteta u prisutnosti tekućeg dušika. Budući da je tekući dušik uobičajena i stabilna komponenta mnogih laboratorijskih okruženja i postoji na temperaturi od -320° Fahrenheita (-196° Celzijusa), to je testiranje novih materijala učinilo daleko praktičnijim i raširenijim.

Prednost supravodljive tehnologije za konvencionalno društvo još uvijek zahtijeva materijale koji mogu raditi na temperaturi blizu sobne. Budući da supravodiči ne pružaju doslovno nikakav otpor električnom toku, struja bi mogla prolaziti kroz supravodljivu žicu gotovo neograničeno. To bi smanjilo stope potrošnje energije za sve električne potrebe, kao i učinilo takve uređaje ultra brzim u usporedbi sa standardnom elektroničkom tehnologijom. Snažni magneti postali bi dostupni za pristupačne vlakove s magnetskom levitacijom, medicinske primjene i proizvodnju fuzijske energije. Također, takve bi supravodničke tehnologije mogle uključivati ​​razvoj kvantnih računala potencijalno stotine milijuna puta bržih u obradi podataka od onih koje postoje 2011.