Трикът, с който учените направиха свръхпроводниците много по-практични

Трябва да ви разкажа за нещо, което тормози учените от десетилетия — и ето че най-накрая намериха решение. И то е доста гениално, честно казано.

Забелязали ли сте как телефоните ви загряват? Или как вентилаторът на лаптопа се включва, когато сте отворили прекалено много раздели? Това е енергия, която се губи под формата на топлина. Доста тъжно, когато се замислиш — цялото това електричество просто... хоп... се превръща в топлина вместо да върши работа.

Мечтата за загуба на енергия

Именно затова свръхпроводниците карат учените да губят ума си. Тези магически материали могат да пренасят електричество с нулева загуба на енергия. Нула. Абсолютно нищо. В свят, където центровете за данни поглъщат огромна част от глобалното електричество, това си е доста сериозна работа.

Но има уловка. Винаги има уловка, нали?

Традиционните свръхпроводници са невероятно капризни. Работят само при температури по-студени от Антарктика — около минус 200 градуса по Целзий. За да ги държиш толкова студени, са нужни промишлени системи за охлаждане, които консумират енергия и струват цяло състояние. Не особено практично за твоя iPhone.

Ако това не е достатъчно досадно, тези материали също не понасят магнитни полета. А магнити има навсякъде в технологиите, които използваме.

Учените прекарват години в търсене на материали, които не се нуждаят от толкова екстремно охлаждане или понасят по-добре магнитните полета. Работата продължава, но напредъкът е бавен.

Обратът, който никой не очакваше

Сега става интересно. Екип от Технологическия университет Чалмърс в Швеция си каза: "Ами ако спрем да променяме свръхпроводника и започнем да променяме върху какво стои?"

Знам, знам — звучи почти твърде просто. Но ме чуйте.

Изследователите работели с т.нар. купратни свръхпроводници. Тези материали вече са отличниците в света на свръхпроводниците — работят при малко по-малко невероятни температури от другите материали. Но са упорити. Веднъж направени, химическата им структура е заключена.

Какво направил екипът? Започнал да се фокусира върху подложката — основата под свръхпроводящия слой. Модифицирали повърхността в наномащаб, създавайки миниатюрни ръбове и долини (говорим за милионни от милиметъра).

Защо това всъщност работи

Ето го най-готиното: тези микроскопични особености променят електронната среда точно на границата между подложката и свръхпроводника. Сякаш подложката прошепва инструкции на атомите в свръхпроводника, казвайки им как да се подредят.

Резултатът? Електроните в свръхпроводящия слой започнали да се държат различно — поели "предпочитана посока", която направила цялата система по-стабилна и устойчива.

"Видяхме как свойствата на електроните започнаха да имат предпочитана посока в тази интерфейсна област и да се държат по начин, който стабилизира и укрепи свръхпроводящото състояние," обясни професор Флориана Ломбарди, ръководител на изследването.

И най-важното — този модифициран свръхпроводник запазил свойствата си дори при силни магнитни полета — нещо, което обикновено унищожава свръхпроводимостта в повечето материали.

Защо това има значение

Ето моето мнение: това не е просто готин лабораторен трик. Това е напълно различен начин на мислене за проблема.

С години assumptionът беше, че ако искаш по-добри свръхпроводници, трябва да намериш по-добри материали или да ги модифицираш химически. И двата подхода са скъпи, отнемат много време и често стигат до задъхани улици.

Но този подход с "оформяне на подложката"? Отваря нов принцип на дизайн. Вместо да търсят вълшебни материали, инженерите може да могат да вземат съществуващи свръхпроводници и да им дадат тласък в производителността просто като променят повърхността, върху която растат.

Това е огромно за приложения като квантови изчисления, модерна медицинска образна диагностика и да — дори за да направим електрониката ни много по-енергоефективна.

Пътят напред

Няма да видим свръхпроводящи смартфони догодина. Температурите все още са много ниски и има много инженерна работа.

Но това изследване дава на учените нов инструмент в арсенала им. Подсказва, че понякога най-доброто решение не е да се бориш срещу природата на материала, а да работиш с неговата среда.

Ще следя това. Понякога най-големите пробиви идват от въпроса: "Ами ако спрем да подхождаме към това по начина, по който всички са го правили?"

Понякога най-умният ход е просто да промениш основите.

Източник: ScienceDaily