ساخت ابررسانايي در دماي اتاق توسط ليزر
سیناپرس: شاید روزی برسد که فناوری ابررسانا دنیا را متحول کند. تنها مشکل توسعه این فناوری ضرورت نگه داشتن مواد ابررسانا در دمای صفر مطلق است تا خواص ابررسانایی از خود نشان دهند. اما به تازگی پژوهشگران توانستند به کمک لیزر قطعه‌ای از سرامیک را تولید کنند که در دمای اتاق خاصیت ابررسانایی نشان می‌دهد. این خبر بسیار عالی و در عین حال اخطار بزرگی است. زیرا این نوع سرامیک تنها برای مدت بسیار کوتاهی در حدود چند میلیونیم میلی ثانیه در دمای اتاق به حالت ابررسانا باقی می‌ماند که طول عمر بسیار کوتاهی است. با این حال موفقیت این آزمایش در اثبات وجود خاصیت ابررسانایی در دمای اتاق است.
پروفسور مانکوفسکی که هدایت تحقیق را برعهده دارد معتقد است که دستیابی به موفقیت اخیر نه تنها بینش کلیدی نسبت به نظریه هم‌چنان ناقص ابررساناهایی در دمای بالا ( و دمای اتاق ) را فراهم خواهد کرد بلکه به دانشمندان علم مواد کمک می‌کند تا ابررساناهای جدیدی با دمای بحرانی بالاتر نیز رشد دهند تا در نهایت به آرزوی دیرینه کشف ابررسانایی که در دمای اتاق کار کند و به هیچ خنک کننده‌ای نیاز نداشته باشد برسند. وقتی چنین روزی فرا برسد، ابررساناها همه چیز را از شبکه‌های قرت گرفته تا حمل و نقل و حتی ترنهای سریع‌السیر متحول می‌کنند.
ابررسانا چیست؟
ابررسانایی یک پدیده کوانتوم ماکروسکوپیک است که برای اولین بار در سال ۱۹۱۱ توسط کامرلینگ انس مشاهده شد. یک سری مواد مشخص و در دماهای بسیار پایین این خاصیت را از خود نشان می دهند.
یک ماده ابررسانا جریان را بدون هیچ گونه افت ولتاژ و هدررفت انرژی از خود عبور می‌دهد. به عبارت دیگر در حالت ابررسانایی مقاومت الکتریکی ماده صفر می‌شود و ماده خاصیت دیامغناطیس کامل پیدا می‌کند. مقاومت الکتریکی یک عامل نامطلوب است زیرا در هنگام عبور انرژی از ماده، تلفات انرژی ایجاد می‌کند. مقاومت الکتریکی یک رسانای فلزی به تدریج با کاهش دما کم می‌شود. در مقابل ابررساناها موادی هستند که اگر دمایشان از یک دمای بحرانی کمتر شود، ناگهان مقاومت الکتریکی خود را از دست می‌دهند. جریانی از الکتریسیته در یک حلقه ابررسانا می‌تواند برای مدت نامحدودی بدون وجود مولد جریان وجود داشته باشد. همچنین مواد ابررسانا میدان مغناطیسی را پس می‌زنند، این پدیده، اثر مایسنر نامیده می‌شود.
پدیده ابررسانایی در طیف وسیعی از مواد مانند قلع و آلومینیوم وجود دارد. همچنین برخی آلیاژها و نیمه‌رساناها نیز ابررسانا هستند، ولی فلزاتی مثل طلا و نقره این پدیده را از خود نشان نمی‌دهند.
کامل‌ترین نظریه برای توصیف میکروسکوپیک ابررسانایی را سه دانشمند به نام‌های باردین، کوپر و شریفر ارائه کرده‌اند که این نظریه به اختصار بی‌سی‌اس خوانده می‌شود.
مواد ابررسانا طبق مشخصه‌های شدت میدان‌مغناطیسی، دما و چگالی جریان‌الکتریکی دسته‌بندی می‌شوند. به عنوان مثال از نظر دمایی می‌توان ابررساناها را به ابررساناهای دماپایین و دمابالا تقسیم کرد.
بیش‌ترین کاربردهای ابررساناهای دماپایین امروزه در ساخت آهنرباهای ویژه طیف سنج‌های رزونانس مغناطیسی هسته، رزونانس مغناطیسی برای مقاصد تشخیص طبی، شتاب دهنده ذره‌ها، ترنهای سریع مغناطیسی و انواع ابزارهای رسانایی الکترونیکی است.
آهنرباهای ابررسانا از قوی‌ترین آهنرباهای الکتریکی موجود در جهان هستند. از آنها در قطارهای سریع‌السیر برقی، دستگاه‌های پزشکی ام‌آرآی و ان‌ام‌آر، هدایت کردن ذرات در شتاب دهنده‌ها استفاده می‌شود. همچنین می‌توان از این مواد به عنوان جداکننده‌های مغناطیسی در جاهایی که ذرات مغناطیسی ضعیف خارج می‌شود مثلا در صنایع رنگ سازی استفاده شود.
از ابررساناها در مدارات دیجیتالی نیز به عنوان مثال در ایستگاههای آر‌اف موبایل و ایستگاههای امواج ماکروویو استفاده می‌شود.
یک کاربرد آرمانی برای ابررساناها، استفاده از آن ها در انتقال قدرت به شهرهاست. اگرچه به دلیل قیمت بالا و غیر ممکن بودن خنک‌سازی سیم ابررسانا برای رسیدن به دماهای بسیار پایین، این کار محدود به آزمایش باقی‌مانده است.
No tags for this post.
