상온 초전도체의 미래

미래의 초전도성

미래에는 전선이 바다 밑을 가로질러 한 대륙에서 다른 대륙으로 쉽게 전기를 전파할 수 있어요. 이 케이블은 커다란 풍력 터빈에서 전류를 전파하던가 부상하는 고속 열차의 자석에 동력을 보급합니다. 이 모든 기술은 물리학 세계에서 한동안 추구해온 경이로움에 의존하더라고요. 초전도성은 금속이 주스를 ​​잃지 않고 전류를 전파할도수 있게 하도록 하는 심화된 물리적 특성이고요 . 그렇지만 초전도성은 대개의 장치에 대하여 너무 낮은 동결 온도에서만 기능했답니다. 더 유리하게 만들기 위해 과학자들은 한결같은 온도에서 똑같은 요건을 재현해야 하더라고요. 그리고 물리학자들이 1911년부터 초전도성에 대해서 알고 있었음 에도 얽매이지 않고 상온 초전도체는 사막의 신기루 처럼 변함없이 초전도체를 회피하고 있다고 합니다 .

초전도체란?

모든 금속에는 “임계 온도”라는 점이 있다고 합니다. 그 온도 이하로 금속을 식히면 전기 저항이 대다수 사라지고 해서 하전된 원자를 통과하기가 더 쉬워져요. 달리 말하면, 초전도선의 폐쇄 루프를 흐르는 전류는 영원히 순환할 수 있고요. 오늘날 표준 전선의 전기 저항이 자연적으로 일부를 열로 섭식하여서 발전기와 소비자 사이에서 주전원 전기의 8~15%가 손실됩니다 . 초전도 와이어는 이러한 모든 낭비를 사라지게 할 수 있고요. 또한 다른 장점도 있고요. 코일 와이어를 통해 전기가 흐를 때 자기장을 생성하더라고요. 초전도선은 그 자성을 강화해 줍니다. 이미 초전도 자석은 MRI 기계에 동력을 공급하고 , 입자 가속기가 루프 근처에서 채석장을 안내하고, 핵융합로에서 플라즈마를 형성 하고, 일본의 공사 중인 주오 신칸센과 같은 자기부상열차를 추진할 수 있도록 도와줍니다.

온도 올리기

초전도성은 굉장한 재능이지만, 물리학은 냉정한 경고로 초전도성을 너프하더라고요. 거의 의 불리는 재료의 임계 온도는 절대 영도(화씨 -459도)보다 다소 높아요. 예를 들어 알루미늄은 화씨 -457도에서 나와요. 화씨 -452도에서 수은; 화씨 -443도의 상냥한 연성 금속 니오븀. 추운 온도로 무엇이든 식히는 것은 지루하고 비실용적이예요. 과학자들은 구리와 산소를 포함하는 세라믹의 같은 종류인 큐프레이트(cuprates)와 같은 이국적인 재료로 테스트하여 규제된 용량으로 이를 실현했다고 합니다. 1986년 두 명의 IBM 연구원이 화씨 -396도에서 초전도하는 큐프레이트를 발견하여 노벨 물리학상을 수상했어요 . 얼마 지나지 않아 현장의 다른 사람들은 큐프레이트 초전도체를 액체 질소의 끓는점인 화씨 -321도를 극복하였습니다. 액체 질소나 헬륨보다 한층 더 더 접근하기 쉬운 냉각제였어요.

30년이 지난 지금, 상온 초전도체에 대한 탐색은 발전되고 있다고 합니다. 재료의 속성이 어떻게 생겼는지 짐작할가능한 알고리즘을 준비하고 있어 많은 연구자들은 그 어떤 때보다 더 가깝다고 느낍니다. 그렇지만 그들의 아이디어 중 일부는 논란의 가능성이 있어요.

복제 딜레마

이 분야가 발전하고 있는 한 종류 방법은 큐프레이트에서 수화물 또는 음으로 하전된 수소 원자를 가진 물질로 집중을 돌리는 것이라고 합니다. 2015년 독일 마인츠의 연구원들은 화씨 -94도에서 초전도하는 수소화황으로 처음보는 기록을 구축됐습니다 . 그런 다음 그들 중 일부는 희토류 원소인 란탄의 수소화물 로 신속하게 자체 기록을 깨고 수은을 가정용 냉동고 온도인 화씨 -9도까지 끌어올렸습니다.

그렇지마는 다시 한 번 함정이 있고요. 주위 압력이 변하면 임계 온도가 변하고 수소화물 초전도체는 적당히 비인간적인 압력을 요구하는 것동등합니다 란타늄 수소화물은 150기가파스칼 이상의 압력에서만 초전도성을 달성했어요. 이는 지구 핵의 요건과 대부분 동일하며 표면 세계에서 실재적인 목적을 완수하기서는 너무 높다고 합니다. 뉴욕 북부에 있는 로체스터 대학의 기계 공학자들이 또한 다른 희토류 원소인 루테튬으로 만든 수소화물을 발표하였을 때의 놀라움을 상상해 보십시오 . 그들의 결과 에 의하면 수소화 루테튬은 약 화씨 70도와 1기가파스칼에서 초전도를 하더라고요. 그것은 한결같이 ​​해수면에서 지구의 기압의 10,000배이지만 산업 도구에 도입하기 때문에 충분히 낮아요.

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