(US-Energieministerium/Flickr) Supraleitung ist ein Phänomen, bei dem sich eine Ladung ohne Widerstand durch ein Material bewegt.
Theoretisch ermöglicht dies die Übertragung elektrischer Energie zwischen zwei Punkten mit perfekter Effizienz, ohne dass dabei Wärme verloren geht.
Warum sind supraleitende Materialien wichtig?
In einer idealen Welt hätten wir alle supraleitende Materialien in unsere Elektronik- und Stromnetze eingebaut, was enorme Energiemengen einsparen und es uns ermöglichen würde, Schaltkreise auf engstem Raum unterzubringen.
Leider gibt es einen Haken. Die meisten supraleitenden Materialien haben diese nützliche Funktion nur bei Temperaturen knapp über dem absoluten Nullpunkt, bei denen sich die Atome kaum bewegen.
Wie funktioniert Supraleitung?
Diese kalten Supraleiter funktionieren typischerweise, indem sie es den Elektronen ermöglichen, ihre übliche Abstoßung gegeneinander zu überwinden und sich enger aneinander anzuschmiegen, um sogenannte Supraleiter zu bilden Cooper-Paare .
In diesem Zustand niedriger Energie wird die Identität jedes einzelnen Elektrons weniger sicher. Dadurch können sie problemlos durch die Masse der Atome schlüpfen.
Während die meisten supraleitenden Materialien Metalle sind, gibt es solche ungewöhnliche Ausnahmen . Einige erfordern das Hinzufügen zusätzlicher Elemente, um das Material „aufzupeppen“, und funktionieren auf subtile Weise, die bestehenden Theorien widerspricht.
Raumtemperatur-Supraleiter
In den letzten Jahren haben Forscher die Temperaturgrenzen dafür, wie kalt ein supraleitendes Material sein muss, um zu funktionieren, immer weiter ausgeweitet.
Der aktuelle Rekordhalter ist ein Verbindung aus Schwefel und Wasserstoff , der Strom bei relativ warmen 203 Kelvin (-70 Grad Celsius oder -94 Fahrenheit) sorgenfrei leiten kann.
Der einzige Haken ist, dass zur Bildung Drücke von 1,5 Millionen Atmosphären erforderlich sind.
Wenn Physiker mehr über supraleitende Materialien lernen, werden sie genauere Modelle für das Phänomen entwickeln und uns vielleicht immer näher an Supraleiter bringen, die bequem in der Tasche betrieben werden können.
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