Naukowcy mogą dowiedzieć się, jak wykorzystać nadprzewodniki

Kiedy elektryczność jest przewodzona przez jakiś rodzaj medium, jej siła jest zwykle zmniejszana w pewnym stopniu przez przewodnika. Jest to znane jako opór elektryczny - i przez ponad 100 lat, w których bawiliśmy się energią elektryczną, musieliśmy radzić sobie z oporem. Przewodzenie prądu elektrycznego przy zerowym oporze - nadprzewodnictwo - jest w zasadzie niemożliwe. Tak więc fakt, że naukowcy w Wielkiej Brytanii niedawno odkryli kluczową tajemnicę tego zjawiska, jest kluczowym krokiem w kierunku zrewolucjonizowania sposobu, w jaki wykorzystujemy energię elektryczną do zasilania wszystkich rzeczy ważnych dla naszego nowoczesnego stylu życia.

Zwolnijmy na chwilę. Bez rezystancji elektrycznej moglibyśmy zaprojektować sieci energetyczne, które działają niezwykle wydajnie - ponad nasze najśmielsze oczekiwania. Tworzymy również superszybkie lewitujące pociągi, generatory elektryczne, które mają mniejszą masę i objętość, nowe formy przechowywania energii i wiele więcej.

Problem: nadprzewodnictwo jest możliwe tylko w skrajnie niskich temperaturach. Mam na myśli zero absolutne. Tylko w tej temperaturze elektrony mogą się sparować, aby umożliwić niemal idealną przewodność elektryczną.

Tworzenie środowiska absolutnego zera jest jednak niesamowicie niepraktyczne. Wielu badaczy próbuje nadprzewodnictwa osiągnąć w wyższych temperaturach, ale osiągnęli bardzo ograniczony sukces. Największym problemem jest to, że bardzo trudno jest zbadać, co dzieje się na tak małą skalę iw tak niskich temperaturach.

Nowe badanie, autorstwa naukowców z University of Waterloo i opublikowane w Nauka rzuca światło na niektóre wzorce zachodzące podczas nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego. Zespół zastosował całkiem nową technikę zwaną „miękkim rozpraszaniem promieniowania rentgenowskiego”, aby obserwować zachowanie nadprzewodnikowych elektronów w wysokich temperaturach.

W skrócie, naukowcy odkryli, że pewne rodzaje nadprzewodników wysokotemperaturowych charakteryzują się nematycznością elektronową - gdzie chmury elektronów przesuwają się w uporządkowanym i kierunkowym porządku.

Teraz uczciwie jest wskazać, że w chwili obecnej niewiele jest wglądu w dane. Zespół Waterloo i inni naukowcy będą potrzebowali trochę czasu, aby przeanalizować dowody w sposób, który pomoże wyjaśnić, dlaczego nadprzewodnictwo występuje w temperaturach wyższych od zera absolutnego i dlaczego nie przekracza pewnego progu. Ale kluczem wydaje się być nematicity. Jeśli naukowcy będą w stanie sztucznie wytwarzać nematyczność elektronów w wyższych temperaturach, prawdopodobnie odkryją przełom, który umożliwi nadprzewodnictwo.

I to byłby najważniejszy postęp technologiczny od czasu naszego pierwszego zaczął się za pomocą energii elektrycznej.