Прорыв в области сверхпроводимости может изменить электронику и спрос на энергию

Сверхпроводник без меди при температуре 30 К

В Национальном университете Сингапура ученые разработали новый сверхпроводящий материал, который работает при температуре выше 30 К, без использования меди и при нормальном атмосферном давлении. 

Это означает, что он показывает нулевое электрическое сопротивление на температура выше -243°C. Это относительно "высоко" в мире сверхпроводников, где многие материалы работают только вблизи абсолютного нуля.

Доктор Стивен Лин Эр Чоу, член исследовательской группы, пояснил: "Этот сверхпроводящий оксид на основе немеди демонстрирует высокотемпературную сверхпроводимость при атмосферном давлении на уровне моря, без необходимости дополнительного сжатия".

Сверхпроводники проводят электрический ток с нулевым сопротивлением, исключая потерю энергии. Их потенциал огромен: от электросетей до поездов на маглеве и квантовых компьютеров. Но до сих пор они в основном требовали дорогостоящего охлаждения или использования редких материалов. Масштабируемый вариант без меди, работающий при относительно высоких температурах, может снизить стоимость и расширить сферу их применения.

Сингапурская команда также разработала теоретическую базу для поиска новых сверхпроводящих материалов, выйдя за рамки соединений на основе меди и расширив поиск более практичных сверхпроводников.

Фосфид ниобия: Наноразмерный соперник меди

Тем временем в Стэнфордском университете исследователи выявили фосфид ниобия как сильного кандидата на замену меди в наноразмерной электронике. По мере уменьшения размеров устройств медь теряет эффективность, но фосфид ниобия сохраняет свою проводимость даже в ультратонких слоях.

Это важно для всего - от микрочипов до высокоскоростной передачи данных. Джейсон Диган (Jason Deegan), сообщивший о результатах исследования в Стэнфорде, отмечает, что потенциал материала по снижению тепловыделения может решить одну из самых серьезных проблем в технологической отрасли: управление тепловыделением во все более компактных устройствах.

Он также обладает производственными преимуществами. В отличие от многих альтернатив, фосфид ниобия может быть интегрирован в существующие процессы без существенной перестройки.

Последствия для реального мира

Последствия применения обоих материалов выходят далеко за пределы лаборатории.

Более высокотемпературные сверхпроводники могут поддержать передача энергии с нулевыми потерями на большие расстояния, повышая эффективность энергосистем. Они также могут сократить потери энергии на транспорте и в инфраструктуре передачи данных.

В то же время усовершенствованные наноразмерные проводники, такие как фосфид ниобия, могут привести к Более холодная, быстрая и компактная электроникаУсовершенствование всего - от мобильных устройств до центров обработки данных.

Такие компании, как American Superconductor Corporation (AMSC), уже присматриваются к этим разработкам. AMSC разрабатывает сверхпроводниковые системы сетевого и военного класса и имеет все шансы извлечь выгоду из ускорения прорывов в материаловедении.

Дорога вперед

Хотя масштабирование и коммерциализация этих материалов по-прежнему сопряжены с трудностями, темпы открытий ускоряются. То, что когда-то было теоретическим, становится все ближе к реальному применению.

По мере того как сверхпроводимость становится все менее зависимой от экзотических условий, а медные альтернативы - все более жизнеспособными, в мировой энергетике и электронике могут произойти серьезные изменения - эффективность, устойчивость и экологичность будут идти рука об руку.